水電解制氫技術與裝備

第１章　緒論 １
１．１　氫能源  １
１．１．１　能源  １
１．１．２　綠色能源的載體———氫  ４
１．１．３　氫能的利用  ５
１．２　氫氣的性質  １０
１．２．１　氫的物理性質  １０
１．２．２　氫的化學性質  １１
１．３　氫的制備  １４
１．３．１　實驗室制氫  １４
１．３．２　變壓吸附提純氫  １５
１．３．３　氨的分解  １７
１．３．４　電解氯化鈉水溶液  １８
１．３．５　水電解制氫  １８
１．４　氫的其他用途  ２２
１．４．１　工業(yè)上的應用  ２２
１．４．２　農業(yè)上的應用  ２４
１．４．３　醫(yī)學上的應用  ２４
第２章　水電解的基本原理  ２６
２．１　水電解液  ２６
２．１．１　電解質溶液  ２６
２．１．２　電解液的選擇  ２７
　 ２ 水電解制氫技術與裝備
２．２　水的分解電壓  ２９
２．２．１　電極電位  ２９
２．２．２　極化作用  ３５
２．２．３　電解液的電壓損耗  ３９
２．３　電解反應  ４３
２．３．１　電解液的導電機理  ４３
２．３．２　電解時的電極反應  ４４
２．３．３　法拉第定律  ４７
２．４　能量衡算和物料衡算  ４９
２．４．１　電能消耗和電流效率  ４９
２．４．２　熱量衡算  ４９
２．４．３　水的消耗  ５０
第３章　水電解制氫的裝備及流程  ５１
３．１　水電解槽  ５２
３．１．１　水電解槽的基本構造  ５２
３．１．２　水電解槽的分類  ６２
３．１．３　水電解槽的技術性能  ６３
３．１．４　水電解槽歷史  ６４
３．１．５　目前國產水電解槽  ６８
３．２　氣體儲存設備  ７８
３．２．１　濕式儲氣柜  ７８
３．２．２　壓力儲氣罐（瓶）  ８１
３．２．３　氣體的加壓設備  ８７
３．２．４　氫氣的壓縮與充裝  ９７
３．３　水電解制氫的流程  ９７
３．３．１　常壓制氫工藝流程  ９７
３．３．２　壓力制氫工藝流程  ９８
第４章　水電解槽的組裝、運行和節(jié)能  １００
４．１　水電解槽的組裝  １００
目　錄３　
４．１．１　組裝前的準備  １００
４．１．２　水電解槽的組裝  １００
４．１．３　泄漏量試驗  １０２
４．２　水電解槽的運行  １０２
４．２．１　開車與停車  １０３
４．２．２　工藝條件控制  １０４
４．２．３　其他操作  １０７
４．２．４　可能出現(xiàn)的問題及處理  １０８
４．３　水電解槽的腐蝕  １１１
４．３．１　腐蝕的表現(xiàn)  １１１
４．３．２　原因分析  １１２
４．４　水電解節(jié)能  １１５
４．４．１　降低極間電壓  １１６
４．４．２　在電解液中加入添加劑  １１６
４．４．３　水電解槽的低負荷經濟運行  １１８
第５章　氫氣純化 １２２
５．１　催化脫氧  １２３
５．１．１　催化脫氧的原理  １２３
５．１．２　催化劑及其性能  １２３
５．１．３　脫氧器  １２４
５．２　加壓冷凍脫水  １２５
５．２．１　壓縮脫水  １２６
５．２．２　冷凍脫水  １２６
５．３　吸附干燥  １２７
５．３．１　吸附的基本概念  １２７
５．３．２　幾種常用的吸附劑  １２８
５．３．３　吸附劑的性能比較  １２９
５．３．４　吸附劑的加熱再生  １３２
５．４　氫氣再生  １３７
５．４．１　金屬鎢粉的生產  １３８
　 ４ 水電解制氫技術與裝備
５．４．２　影響還原鎢粉質量的因素  １４０
５．４．３　氫氣再生裝置  １４１
第６章　安全技術 １４７
６．１　可燃氣的安全性  １４７
６．１．１　在系統(tǒng)及封閉環(huán)境產生混合氣  １４７
６．１．２　可燃氣泄漏在開放空間  １５０
６．１．３　氫氣是相對較安全可控的可燃氣  １５３
６．２　氫氧站廠房及設施的安全要求  １５４
６．２．１　氫氧站廠房的安全要求  １５４
６．２．２　氫氧站電氣的安全技術  １５５
６．２．３　氫氣管道的安全要求  １５７
６．２．４　氧氣管道的安全要求  １６０
６．３　氫氧站的安全操作  １６７
６．３．１　防止產生混合氣  １６７
６．３．２　氫氣著火事故的處理  １７４
６．３．３　停產檢修的安全  １７５
６．４　應重視氧氣的安全  １７８
附錄一　氣體的露點-ppm- 濕度換算表  １８１
附錄二　氫氧化鉀水溶液的質量分數(shù)-密度-波美度換算表（１５℃） １８３
參考文獻 １８５
第１章　緒論 １
１．１　氫能源  １
１．１．１　能源  １
１．１．２　綠色能源的載體———氫  ４
１．１．３　氫能的利用  ５
１．２　氫氣的性質  １０
１．２．１　氫的物理性質  １０
１．２．２　氫的化學性質  １１
１．３　氫的制備  １４
１．３．１　實驗室制氫  １４
１．３．２　變壓吸附提純氫  １５
１．３．３　氨的分解  １７
１．３．４　電解氯化鈉水溶液  １８
１．３．５　水電解制氫  １８
１．４　氫的其他用途  ２２
１．４．１　工業(yè)上的應用  ２２
１．４．２　農業(yè)上的應用  ２４
１．４．３　醫(yī)學上的應用  ２４
第２章　水電解的基本原理  ２６
２．１　水電解液  ２６
２．１．１　電解質溶液  ２６
２．１．２　電解液的選擇  ２７
　 ２ 水電解制氫技術與裝備
２．２　水的分解電壓  ２９
２．２．１　電極電位  ２９
２．２．２　極化作用  ３５
２．２．３　電解液的電壓損耗  ３９
２．３　電解反應  ４３
２．３．１　電解液的導電機理  ４３
２．３．２　電解時的電極反應  ４４
２．３．３　法拉第定律  ４７
２．４　能量衡算和物料衡算  ４９
２．４．１　電能消耗和電流效率  ４９
２．４．２　熱量衡算  ４９
２．４．３　水的消耗  ５０
第３章　水電解制氫的裝備及流程  ５１
３．１　水電解槽  ５２
３．１．１　水電解槽的基本構造  ５２
３．１．２　水電解槽的分類  ６２
３．１．３　水電解槽的技術性能  ６３
３．１．４　水電解槽歷史  ６４
３．１．５　目前國產水電解槽  ６８
３．２　氣體儲存設備  ７８
３．２．１　濕式儲氣柜  ７８
３．２．２　壓力儲氣罐（瓶）  ８１
３．２．３　氣體的加壓設備  ８７
３．２．４　氫氣的壓縮與充裝  ９７
３．３　水電解制氫的流程  ９７
３．３．１　常壓制氫工藝流程  ９７
３．３．２　壓力制氫工藝流程  ９８
第４章　水電解槽的組裝、運行和節(jié)能  １００
４．１　水電解槽的組裝  １００
目　錄３　
４．１．１　組裝前的準備  １００
４．１．２　水電解槽的組裝  １００
４．１．３　泄漏量試驗  １０２
４．２　水電解槽的運行  １０２
４．２．１　開車與停車  １０３
４．２．２　工藝條件控制  １０４
４．２．３　其他操作  １０７
４．２．４　可能出現(xiàn)的問題及處理  １０８
４．３　水電解槽的腐蝕  １１１
４．３．１　腐蝕的表現(xiàn)  １１１
４．３．２　原因分析  １１２
４．４　水電解節(jié)能  １１５
４．４．１　降低極間電壓  １１６
４．４．２　在電解液中加入添加劑  １１６
４．４．３　水電解槽的低負荷經濟運行  １１８
第５章　氫氣純化 １２２
５．１　催化脫氧  １２３
５．１．１　催化脫氧的原理  １２３
５．１．２　催化劑及其性能  １２３
５．１．３　脫氧器  １２４
５．２　加壓冷凍脫水  １２５
５．２．１　壓縮脫水  １２６
５．２．２　冷凍脫水  １２６
５．３　吸附干燥  １２７
５．３．１　吸附的基本概念  １２７
５．３．２　幾種常用的吸附劑  １２８
５．３．３　吸附劑的性能比較  １２９
５．３．４　吸附劑的加熱再生  １３２
５．４　氫氣再生  １３７
５．４．１　金屬鎢粉的生產  １３８
　 ４ 水電解制氫技術與裝備
５．４．２　影響還原鎢粉質量的因素  １４０
５．４．３　氫氣再生裝置  １４１
第６章　安全技術 １４７
６．１　可燃氣的安全性  １４７
６．１．１　在系統(tǒng)及封閉環(huán)境產生混合氣  １４７
６．１．２　可燃氣泄漏在開放空間  １５０
６．１．３　氫氣是相對較安全可控的可燃氣  １５３
６．２　氫氧站廠房及設施的安全要求  １５４
６．２．１　氫氧站廠房的安全要求  １５４
６．２．２　氫氧站電氣的安全技術  １５５
６．２．３　氫氣管道的安全要求  １５７
６．２．４　氧氣管道的安全要求  １６０
６．３　氫氧站的安全操作  １６７
６．３．１　防止產生混合氣  １６７
６．３．２　氫氣著火事故的處理  １７４
６．３．３　停產檢修的安全  １７５
６．４　應重視氧氣的安全  １７８
附錄一　氣體的露點-ppm- 濕度換算表  １８１
附錄二　氫氧化鉀水溶液的質量分數(shù)-密度-波美度換算表（１５℃） １８３
參考文獻 １８５