《绿色制氢技术》从完成碳中和的角度聚焦氢能全产业链的**环节——制氢。本书详细介绍了零二氧化碳排放或近零二氧化碳排放的绿色制氢技术的原理、方法、应用和发展趋势，以及绿色制氢技术的重要性和可行性，多种绿色制氢技术的原理和优缺点，包括电解水制氢、海水电解制氢、光解水制氢、核能制氢、垃圾和废水制氢、生物质制氢、醇类制氢、烃类制氢、氨气制氢、金属制氢、硫化氢分解制氢等，*后对制氢过程CO2排放估算及化石能源零CO2排放制氢技术、液氢技术以及工业副产氢气纯化等进行了阐述，为读者提供了全面、深入的绿色制氢技术参考。《绿色制氢技术》适合氢能领域制氢技术研究与工艺开发的技术人员，准备或者已经进入能源领域的研究人员和工程师、环保和可持续发展领域的专家，政策制定者、决策者以及企业家、投资者参考阅读。本书也适合对“双碳”目标感兴趣的大专院校教师、学生和普通读者阅读。

第1章“碳中和”目标下的制氢技术 1.1制氢为“碳中和”目标服务001 1.1.1氢的“颜色”001 1.1.2丰富多彩的制氢方法002 1.1.3煤炭制氢004 1.1.4天然气制氢005 1.1.5重油制氢005 1.2绿氢制备技术005 1.3供氢载体006 1.3.1“氢矿”及其他含氢化合物007 1.3.2液态阳光及其他007 1.4供能载体008 1.4.1化石能源008 1.4.2可再生能源009 1.4.3核能010 1.5制氢技术展望011 1.5.1人工智能与制氢紧密耦合011 1.5.2ChatGPT助力制氢发展012 1.5.3��解水制氢技术前景光明012 1.5.4天然氢有可能商业化014 参考文献016 第2章电解水制氢技术 2.1电解水制氢技术介绍018 2.1.1电解水制氢技术基本原理018 2.1.2电解水关键电化学参数021 2.1.3电解水制氢技术分类和发展历史023 2.2碱性电解水制氢技术025 2.2.1基本原理025 2.2.2AEL电解槽组成和关键部件026 2.2.3催化剂029 2.2.4催化剂制备方法035 2.2.5代表企业038 2.3质子交换膜电解水制氢技术039 2.3.1基本原理039 2.3.2PEM电解槽组成和关键部件040 2.3.3关键部件制备方法048 2.3.4失效机理050 2.3.5代表企业054 2.4固体氧化物电解水制氢技术057 2.4.1基本原理057 2.4.2SOEC电解槽组成和关键部件058 2.4.3关键部件制备方法061 2.4.4失效机理062 2.4.5代表企业063 2.5不同技术路线的比较063 参考文献064 第3章海水电解制氢技术 3.1海水电解制氢分类与原理072 3.1.1直接海水制氢073 3.1.2间接海水制氢074 3.2海水制氢关键075 3.2.1关键瓶颈问题075 3.2.2电解池设计078 3.2.3析氧催化剂设计079 3.2.4析氢催化剂设计081 3.3海水制氢的电能来源082 3.3.1海洋能源082 3.3.2海上风能083 3.4海上风电制氢系统与应用示范案例084 3.4.1海上风电制氢系统方案084 3.4.2海水风电制氢项目案例085 3.5海水制氢经济分析088 3.5.1理论能量估算088 3.5.2海水淡化成本分析088 3.5.3海上风电制氢成本分析088 3.5.4结论095 参考文献096 第4章光化学分解水制氢技术 4.1光催化研究开端099 4.2光催化水分解的基本原理100 4.2.1光催化水分解过程100 4.2.2光催化水分解反应热力学101 4.2.3光催化水分解反应动力学102 4.3光催化水分解研究进展102 4.3.1水分解光催化剂的主要特征102 4.3.2水分解光催化剂研究进展103 4.3.3提高光催化剂分解水制氢效率的方法106 4.3.4光催化分解水制氢反应器113 4.3.5光解水反应系统标准测试体系120 4.4结论与展望121 参考文献122 第5章核能制氢技术 5.1概述129 5.2基于核能的制氢技术130 5.2.1甲烷重整130 5.2.2热化学循环分解水131 5.2.3混合循环135 5.2.4高温蒸汽电解137 5.2.5常规电解水139 5.2.6其他技术139 5.3用于制氢的核能系统140 5.3.1商用核电技术140 5.3.2核能制氢对反应堆的要求140 5.3.3核氢系统耦合及经济性142 5.4耦合技术与**问题143 5.4.1核反应堆与制氢厂耦合方案143 5.4.2系统**144 5.4.3经济性初步评价145 5.5核能制氢研发国内外进展146 5.5.1美国147 5.5.2日本148 5.5.3韩国148 5.5.4加拿大148 5.5.5中国149 5.5.6国际组织151 5.6核能制氢的综合应用前景151 5.6.1核能制氢-氢冶金151 5.6.2其他154 参考文献154 第6章废水生物产氢 6.1概述155 6.2废水生物产氢技术155 6.2.1暗发酵产氢156 6.2.2光发酵产氢159 6.2.3其他生物产氢技术160 6.3废水生物产氢微生物164 6.3.1光发酵系统中的微生物164 6.3.2暗发酵系统中的微生物164 6.4废水生物产氢反应器166 6.4.1暗反应器166 6.4.2光反应器170 6.4.3微生物电解池171 6.5废水生物产氢的影响因素172 6.5.1废水来源172 6.5.2营养元素174 6.5.3反应条件176 6.6提升废水生物产氢的方法178 6.6.1强化微生物178 6.6.2底物预处理179 6.6.3添加剂180 6.6.4运行条件优化180 6.7废水生物产氢的技术经济分析181 6.7.1投资成本181 6.7.2运营成本181 6.7.3成本效益分析181 6.7.4案例分析181 参考文献182 第7章垃圾制氢 7.1垃圾制氢意义192 7.1.1垃圾是放错地方的资源192 7.1.2目前垃圾处理方法193 7.2垃圾制氢方法193 7.2.1热分解法垃圾制氢193 7.2.2填埋垃圾制氢194 7.2.3其他垃圾制氢方法198 7.3垃圾制氢进展199 7.3.1垃圾制氢国际进展199 7.3.2垃圾制氢国内进展199 7.4垃圾制氢前景及建议203 参考文献203 第8章生物质发酵制氢技术 8.1生物质制氢技术概述206 8.1.1生物质热化学制氢技术206 8.1.2生物质微生物制氢技术208 8.2生物质发酵基本原理210 8.3生物质发酵制氢研究进展212 8.3.1接种物的选择以及处理方式212 8.3.2反应pH213 8.3.3温度213 8.3.4原料214 8.3.5反应器214 8.4生物质两阶段发酵联产氢气和甲烷（生物氢烷）215 8.4.1氢烷及其重要性215 8.4.2两阶段发酵联产生物氢烷的过程及特点215 8.4.3微生物种群影响216 8.4.4过程集成216 8.4.5生物电化学监测218 8.4.6放大技术挑战226 8.4.7生物氢烷及综合利用227 8.5生物质发酵制备生物氢烷案例介绍227 8.5.1北京郊区农场案例227 8.5.2西北农业废弃物案例230 8.5.3泰国棕榈油厂废水制取生物氢烷案例232 8.5.4中试规模生物氢烷案例比较和分析232 8.6生物质发酵技术经济小结233 参考文献234 第9章生物质热化学制氢 9.1生物质简介238 9.2生物质热解制氢239 9.3生物质气化制氢240 9.4生物油制氢技术241 9.5生物气制氢技术243 9.5.1生物气的来源与性质243 9.5.2生物气干重整制氢技术246 9.5.3生物气蒸汽重整制氢技术253 9.5.4生物气部分氧化重整制氢技术256 9.5.5生物气吸收强化重整制氢技术261 9.5.6生物气化学链重整制氢技术266 9.5.7生物气重整制氢的耦合技术268 9.5.8生物气重整制氢反应器268 9.5.9生物气蒸汽重整制氢技术的经济与生态分析273 9.6生物质热化学制氢的工程案例276 参考文献278 第10章醇类制氢 10.1甲醇制氢284 10.1.1甲醇蒸汽重整制氢285 10.1.2甲醇水相重整制氢285 10.2乙醇制氢285 10.2.1乙醇直接裂解制氢286 10.2.2乙醇蒸汽重整制氢286 10.2.3乙醇二氧化碳重整制氢287 10.2.4电催化强化乙醇制氢287 10.2.5等离子强化乙醇制氢287 10.2.6乙醇制氢催化剂287 10.3多元醇制氢技术：甘油制氢287 10.3.1甘油及甘油性质287 10.3.2甘油蒸汽重整制氢288 10.3.3甘油水相重整制氢289 10.3.4甘油干重整制氢289 10.3.5甘油高温热解法重整制氢289 10.3.6甘油超临界重整制氢289 10.4醇类重整制氢反应器290 10.4.1固定床反应器290 10.4.2微通道反应器290 10.4.3微结构反应器291 10.4.4膜反应器291 10.5醇类制氢技术的特点291 10.5.1甲醇、乙醇制氢的技术经济性291 10.5.2甲醇、乙醇制氢的CO2排放291 10.5.3甘油制氢的CO2排放及经济性292 10.5.4制氢与燃料电池耦合系统292 参考文献293 第11章烃类裂解制氢 11.1烃的定义及制氢方法294 11.2烃类分解制取氢气和炭黑方法295 11.2.1热裂解法295 11.2.2等离子体法295 11.3天然气热裂解制氢295 11.3.1天然气高温热裂解制氢296 11.3.2天然气催化热裂解制造氢气297 11.3.3天然气等离子裂解制氢298 11.3.4熔融金属天然气热裂解制氢299 11.4热分解制氢气和炭黑与传统方法的比较300 11.4.1分解天然气的能耗300 11.4.2氢气产品的能耗与原料消耗300 11.4.3排放CO2比较300 11.4.4能量利用比较301 参考文献301 第12章氨气制氢 12.1氨气性质及用途303 12.1.1氨气能源特性303 12.1.2氨的用途304 12.1.3氨是理想的氢载体305 12.2氨制氢原理306 12.2.1氨分解制氢热力学306 12.2.2氨分解制氢动力学306 12.3氨气制氢方法309 12.3.1热催化法309 12.3.2等离子体催化法310 12.3.3其他氨分解制氢方法310 12.4氨制氢的设备311 参考文献312 第13章金属制氢 13.1金属制氢的必要性314 13.2金属制氢能力314 13.3铝-水制氢体系316 13.3.1Al/H2O反应制氢原理316 13.3.2铝水制氢方法317 13.3.3铝水体系的特殊场景323 13.4铝制氢设备324 13.5废铝制氢326 13.5.1废铝制氢意义326 13.5.2废铝制氢方法326 13.5.3废铝制氢现状327 13.6金属制氢技术展望328 参考文献328 第14章硫化氢分解制氢 14.1硫化氢分解反应基础知识331 14.1.1反应原理331 14.1.2热力学分析331 14.1.3动力学研究332 14.1.4动力学反应机理332 14.2硫化氢分解方法333 14.2.1热分解法333 14.2.2电化学法335 14.2.3微波法336 14.2.4光化学催化法337 14.2.5等离子体法337 14.3硫化氢分解的主要研究方向339 参考文献340 第15章制氢过程CO2排放估算及化石能源零CO2排放制氢技术 15.1引言343 15.1.1制氢过程CO2排放估算简述343 15.1.2化石能源零CO2排放制氢技术简介343 15.2制氢过程CO2排放估算345 15.2.1不同制氢技术评价345 15.2.2制氢过程CO2排放估算方法348 15.2.3制氢过程CO2排放估算举例354 15.2.4制氢技术的生命周期评价358 15.3化石能源零CO2排放制氢技术363 15.3.1化石能源零排放制氢技术简介363 15.3.2化石能源零排放制氢技术举例366 15.3.3零CO2排放制氢新进展372 15.4零CO2制氢技术展望377 15.4.1零CO2制氢总结377 15.4.2展望377 参考文献378 第16章液氢 16.1液氢及性质380 16.1.1液氢性质380 16.1.2液氢外延产品381 16.2液氢用途383 16.3液氢生产383 16.3.1正氢与仲氢383 16.3.2液氢生产工艺385 16.3.3液氢生产典型流程388 16.3.4全球液氢生产390 16.3.5液氢生产成本390 16.4液氢的储存与运输391 16.4.1液氢储存391 16.4.2液氢运输392 16.5液氢加注系统394 16.5.1液氢加注系统395 16.5.2防止两相流的措施396 16.6液氢**396 16.7液氢标准399 16.8中国液氢产业399 参考文献400 第17章工业副产氢气纯化 17.1变压吸附法404 17.1.1变压吸附制氢工艺404 17.1.2变压吸附在氢气分离中的应用与发展409 17.2膜分离法411 17.2.1有机膜分离411 17.2.2无机膜分离416 17.2.3液态金属分离418 17.3深冷分离法419 17.3.1低温吸附法419 17.3.2低温冷凝法420 17.3.3工业化低温分离420 参考文献421