面向碳中和的氢能与燃料电池技术

本书可以有效促进我国氢能生产利用的产业研发与创新，有效推动具有应用前景的氢燃料电池、氢燃气轮机等技术的产业转化，不仅为从事氢能燃料电池与高效绿色集成系统的开发及应用的相关工程技术人员解决实际问题，也为其研究提供新方向、拓展新思路，以期加速未来全球碳中和目标的实现。

氢能作为一种可再生的清洁能源，在实现能源转型与碳中和可持续发展中具有不可替代的战略地位和作用，而燃料电池及氢动力是氢能高效利用的重要方法。本书基于氢能及燃料电池的发展背景、研究背景和学科背景，从国内外氢能发展规划、研究应用现状及发展趋势入手，对氢气制取和储运、氢燃料电池及动力集成技术应用与发展进行了详细的阐述和分析。
本书紧密结合当前发展前沿，内容翔实、数据丰富，可供氢能及燃料电池行业技术人员及行业管理决策人员参考阅读，亦可作为新能源专业学生的教材。

"吕小静 工学博士，上海交通大学副教授、博士生导师，英国伦敦大学学院客座研究员，上海能源研究会城市能源专委会副主任委员，入选上海市青年科技“扬帆”“启明星”人才计划。长期从事燃料电池/燃机智能混动、智慧能源微网优化设计与智能调控、船舶微网等方面的研究。作为独立PI，主持国家及省部级项目10多项;发表论文70篇;授权发明专利12项;参编出版图书4部。 翁一武 上海交通大学机动学院教授、首席研究员，上海交通大学能源研究院副院长。长期以来致力于微小型燃气轮机、分布式智慧供能系统、优选船舶动力技术及控制和新能源技术方面的研究。曾主持10多项国家省部级重大项目（863项目、工程院重大咨询项目、国家自然基金重大计划项目、科技部国际合作项目、国防军工项目和上海市重大科研项目等）。获得省部级科技进步奖3项，其中排名第一、第二各1项，发表国际、国内论文100余篇，编写专著3部，授权中国发明专利15项、美国专利2项。 "

1.绪论
1.1我国氢能利用政策与发展/2
1.2国外氢能利用政策与发展/6
1.3我国氢能产业链状况/10
1.4制氢现状/12
1.5氢气储运现状/15
1.6氢气应用现状/19
1.7中国氢能产业展望/22
2.氢气制取技术
2.1传统制氢技术/24
2.1.1化石燃料制氢/24
2.1.2化工副产品氢气回收/31
2.1.3含氢物制氢/33
2.2电解水制氢技术/35
2.2.1碱性水电解技术/36
2.2.2阴离子交换膜水电解技术/38
2.2.3质子交换膜水电解技术/39
2.2.4固体氧化物水电解技术/44
2.3风电制氢技术/47
2.3.1风电制氢分类与特征/48
2.3.2风电制氢技术研究/50
2.3.3风力发电关键技术/54
2.4太阳能及光解水制氢技术/58
2.4.1太阳能热分解制氢/58
2.4.2太阳光解水制氢/62
2.4.3光伏发电-电解水制氢/64
2.5生物制氢技术/66
2.5.1化学法制氢/66
2.5.2生物法制氢/70
2.6核能制氢技术/75
2.6.1 S-I循环制氢/75
2.6.2 Cu-Cl循环制氢/76
3.氢气储运技术
3.1氢气储存技术/79
3.1.1气态储氢/79
3.1.2低温液态储氢/80
3.1.3有机液态储氢/82
3.1.4固态储氢/84
3.2氢气运输技术/86
3.2.1气态运输/86
3.2.2液态运输/91
3.2.3固态运输/93
3.3加氢站注氢/94
4.氢燃料电池技术及其发展
4.1氢燃料电池基本原理/97
4.1.1碱性燃料电池/98
4.1.2磷酸燃料电池/102
4.1.3熔融碳酸盐燃料电池/104
4.1.4质子交换膜燃料电池/107
4.1.5固体氧化物燃料电池/110
4.2氢燃料电池关键技术/116
4.2.1膜电极组件/118
4.2.2双极板/120
4.2.3氢燃料电池系统部件/121
4.2.4系统控制策略/122
4.3我国氢燃料电池技术发展方向/123
4.3.1关键材料及组件/123
4.3.2重点发展方向/125
5.氢燃料电池技术应用
5.1汽车氢燃料电池应用/130
5.1.1氢燃料电池汽车现状/130
5.1.2氢燃料电池汽车发展趋势/133
5.1.3中国氢燃料电池汽车产业/134
5.2船舶氢燃料电池应用/136
5.2.1氢燃料动力船舶发展现状/136
5.2.2燃料电池动力相关标准规范/140
5.3航空氢燃料电池应用/142
5.3.1 PEMFC动力系统/143
5.3.2 SOFC动力系统发展现状/148
5.4分布式能源氢燃料电池应用/149
5.4.1燃料电池与其他发电方式对比/150
5.4.2固定电站燃料电池应用/152
5.4.3微型热电联供系统燃料电池应用/153
5.4.4可再生能源蓄能系统燃料电池应用/155
5.5大功率燃料电池应用发展瓶颈/156
5.5.1高活性、高稳定性催化剂与电极/157
5.5.2增强复合薄膜/158
5.5.3双极板流场与材料/159
6.氢动力集成系统应用技术
6.1氢燃料燃气轮机技术/163
6.1.1氢燃料燃气轮机技术研究现状/164
6.1.2氢燃料燃气轮机研究进展/165
6.1.3氢燃料燃气轮机在新能源中的定位与作用/168
6.1.4氢燃料燃气轮机发电示范项目情况/169
6.1.5制氢技术及氢燃料发电经济性/170
6.2氢内燃机技术/171
6.2.1氢内燃机的特点/171
6.2.2氢内燃机技术发展分析/173
6.2.3氢内燃机研发/177
6.3燃料电池燃气轮机混合发电系统/182
6.3.1熔融碳酸盐燃料电池-燃气轮机(MCFC-GT)混合发电系统/183
6.3.2固体氧化物燃料电池-燃气轮机(SOFC-GT)混合发电系统/186
7.我国典型城市氢能经济性分析
7.1加氢站氢气成本经济性计算模型/191
7.2典型城市加氢站氢气总成本分析/193
7.3示范区域制氢资源分析/194
7.4低成本氢源案例/195
7.5氢能经济性提升/197
参考文献