水电解制氢

“碳达峰”“碳中和”目标已经影响到各行各业。如果技术路线选择得当，在使用氢能的过程中有可能实现真正的全链条“零排放”，因此，氢能的利用被视为实现双碳目标的有效路径。而如今水电解技术则是制氢的主要手段。
在过去几十年中，全球碳氢化合物能源经济受到了来自经济和环境等方面的严重制约。能源需求不断增长，化石燃料产能不断下降，不仅威胁了全球能源供应，也给环境带来了巨大压力。因此，寻找碳氢燃料的替代品是一项至关重要的工作。氢就是一种很有前途的替代品，优点颇多。氢在化石能源、核能、可再生能源与电能之间架起了一座桥梁，为能源生产和最终的用途链添加了灵活性。人们可以利用可再生能源生产的电力电解制氢，氢可以成为一种低碳足迹的能源载体。此外，氢在工业中应用广泛，电解制氢的经济意义同样重大。氢也是将二氧化碳转化为合成含碳燃料这一工艺过程的必要元素。因此，如何以可持续、高效和环保的方式制氢，是氢经济中最重要的一个环节。
水电解技术是如今制氢的主要手段，如果采用可再生能源发电制氢，不仅可以实现零碳，而且与其他大多数储能技术（如电池储能、飞轮储能等）有所不同的是，电解水制氢可以将电能和储能分离，这在为能源需求与能源供应不匹配的地区设计能源系统时是非常有用的。
因此，水电解制氢技术在未来有着广阔的应用场景，这也是这本书诞生的初衷。它全面介绍了水电解制氢的技术特点以及困难和挑战，通过本书，读者能够较为全面地了解水电解制氢产业的全景。因此无论产业中的工程师、高校师生，还是相关产业研究人员和政策制定者，都能够从本书中获得有效的信息和灵感。

  
本书首先概述了基于碱性电解和质子交换膜电解制氢和制氧的技术，简要介绍了该技术的历史背景和总体概念，包括电解槽的电化学性能、将单电解槽堆叠成大容量电堆的技术以及这些电堆的性能和特点；再详细介绍了两种相关技术的工艺流程、配套及辅助设备情况；最后，介绍了当前电解水制氢的应用和技术发展，对现有技术局限性、技术难点及未来前景也做了介绍和讨论。此外，本书对高温蒸汽电解制氢技术进行了深入的研究，详细介绍了该技术所涉及的固态电化学基础、电解槽的性能和耐久性、现有局限性、技术难点及具体的运行模式。




本书可供立足于氢能源行业，尤其是从事燃料电池技术研究的工程师阅读参考，也可以作为相关专业高校师生的参考读物。

序

前言

第1章 引言1

1.1 制氢方法的技术概况9

1.1.1 重整制氢9

1.1.2 电解12

1.1.3 气化13

1.1.4 生物质和生物质衍生燃料的转化14

1.1.5 水分解16

1.2 总结和制氢成本概览17

参考文献22

第2章 水电解的基本原理26

2.1 水分解反应热力学26

2.1.1 热力学状态函数26

2.1.2 工作温度的选择准则28

2.1.3 电化学水分解28

2.1.4 水分解电压的pH相关性30

2.1.5 水分解电压的温度相关性32

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