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内容大纲
本书以电解水制氢为对象，结合企业实际案例，系统地介绍了相关电化学基本原理、电解水热力学、性能表征、几种电解水制氢技术以及电解水制氢设备的诊断分析技术。作为电解水制氢技术的核心，本书特别介绍了质子交换膜电解水制氢与碱性电解水制氢技术的背景和技术要点。最后，面对电解水制氢技术的快速更迭和行业的急速变革，本书讨论了不同电解水制氢技术的差异、技术发展状况、主要制造商、材料和系统路线图，并进行了未来展望。
本书适用于清洁能源、新能源和氢能行业的有关人员学习参考，也可作为高等院校能源与动力相关专业师生的参考书。 -
作者介绍
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目录
丛书序
前言
第1章 电解水制氢简介
1.1 引言
1.2 制氢方式简介
1.2.1 煤制氢
1.2.2 天然气制氢
1.2.3 工业副产氢
1.2.4 电解水制氢
1.2.5 其他制氢方式
1.3 电解水制氢发展历史
1.4 电解水制氢的潜在应用和市场
1.5 总结
第2章 电化学基本原理
2.1 电化学与化学反应概述
2.2 电解水制氢的电化学反应原理
2.3 电化学的基础：科学单位、常数、基本定律
2.4 法拉第定律
2.5 反应物利用率的评价
2.6 电解水制氢设备的基本组成
2.7 总结
第3章 电解水的热力学
3.1 热力学参数
3.2 生成热、显焓、潜热
3.3 非反应物和混合物焓变的确定
3.4 反应物质和混合物焓变的确定
3.5 焓湿学：湿空气混合物热力学
3.6 电解水制氢的热力学效率
3.7 总结
第4章 电解水制氢的性能表征
4.1 极化曲线
4.2 活化极化
4.2.1 Butler-Volmer动力学模型
4.2.2 Butler-Volmer模型的简化
4.2.3 Langmuir动力学模型和Tekmin动力学模型
4.3 欧姆极化
4.4 浓差极化
4.5 其他极化损失
4.6 极化曲线模型总结
4.7 总结
第5章 质子交换膜电解水制氢
5.1 引言
5.2 PEM电解水制氢原理
5.3 PEM电解水制氢设备的描述
5.3.1 电解池组件
5.3.2 膜电极组件
5.3.3 气体扩散层
5.3.4 双极板
5.3.5 垫片
5.4 PEM电解水制氢的电化学性能
5.4.1 极化曲线
5.4.2 单电极的表征
5.4.3 电荷密度和电极表面粗糙度
5.4.4 交流阻抗表征法
5.4.5 高压电解水和交叉渗透现象
5.4.6 耐用性问题:退化机制和缓解策略
5.5 电解水制氢电堆
5.5.1 不同的堆叠配置结构
5.5.2 PEM电解水制氢电堆的设计
5.5.3 堆叠性能
5.5.4 诊断工具和维护
5.6 制氢厂的调试与气体管控
5.6.1 简述
5.6.2 成本分析
5.7 主要供应商、商业发展和应用
5.7.1 商业地位
5.7.2 市场和应用
5.8 局限性、挑战和前景
5.8.1 用非贵金属电催化剂替代铂
5.8.2 用非贵金属电催化剂替代铱合金
5.8.3 用于在更高温度下运行的新型聚合物质子导体
5.8.4 在高电流密度下运行
5.8.5 在高压力下操作
5.9 总结
第6章 碱性电解水制氢技术
6.1 导言和历史背景
6.2 碱性电解池
6.2.1 简述
6.2.2 电解质
6.2.3 电极和催化剂
6.2.4 隔膜/分离器
6.3 碱性电解池的电化学性能
6.3.1 性能比较
6.3.2 升温运行
6.3.3 加压运行
6.4 主要供应商、商业发展和应用
6.4.1 碱性电解池应用市场
6.4.2 商用碱性电解池设计
6.4.3 新型碱性电解池设计
6.5 总结
第7章 其他电解水制氢
7.1 固体氧化物电解水制氢
7.1.1 引言
7.1.2 固体氧化物电解水
7.1.3 固体氧化物电解池组成
7.1.4 高温蒸汽电解
7.1.5 固体氧化物电解池的材料
7.1.6 总结
7.2 阴离子交换膜(AEM)电解水制氢
7.2.1 工作原理
7.2.2 阴离子交换膜组件
7.2.3 AEM电堆的种类
7.2.4 总结
7.3 微生物电解水制氢
7.3.1 引言
7.3.2 微生物电解水工作原理
7.3.3 化学计量学和能量学
7.3.4 微生物电解池组件
7.3.5 微生物电解池系统中影响产氢的因素
7.3.6 微生物电解池系统性能评估
7.3.7 总结
第8章 电解水制氢设备的诊断分析技术
8.1 电化学方法表征极化损失
8.1.1 极化损失的概念
8.1.2 极化曲线
8.1.3 电化学阻抗谱
8.1.4 循环伏安法
8.1.5 线性扫描伏安法
8.2 物理表征与原位电化学表征
8.2.1 物理表征
8.2.2 原位电化学表征
8.3 电解水制氢设备失效及衰减诊断
8.3.1 电解水制氢设备失效的类型
8.3.2 电解水制氢设备的衰减机制
8.3.3 电解水制氢设备失效的诊断方法
8.3.4 电解水制氢设备失效后的维护与修复
8.4 总结
第9章 未来展望
9.1 电解水制氢技术的比较
9.2 技术发展状况和主要制造商
9.2.1 碱性电解水制氢
9.2.2 PEM电解水制氢
9.2.3 固体氧化物电解水制氢
9.2.4 阴离子交换膜电解水制氢
9.2.5 微生物电解水制氢
9.3 材料和系统路线图规范
9.3.1 碱性电解水制氢
9.3.2 PEM电解水制氢
9.3.3 固体氧化物电解水制氢（SOEC）
9.3.4 阴离子交换膜电解水制氢（AEMWE）
9.3.5 微生物电解水制氢（MEC）
9.4 未来应用展望
9.5 总结
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