太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统——氢经济时代的科学和技术

出版者:机械工业出版社

作者:加布里埃莱.齐尼

页数:152

译者:李朝升

出版时间:2016-1

价格:59.80

装帧:平装

isbn号码:9787111517481

丛书系列:国际电气工程先进技术译丛

具体描述

太阳能制氢系统是一种替代当前基于化石能源集中式能源系统的有效、可靠、持续、独立的系统。该系统结合不同的能源转换与存储技术，有效、协调地将太阳能等可再生能源转换为氢能并加以存储，然后利用燃料电池转化为电能或者直接作为燃料燃烧。本书有效地结合可再生能源的转换、存储和使用各种技术，给读者介绍了太阳能制氢系统的建模、运行和实施。本书讨论了太阳能光伏、风力发电、电解、燃料电池、传统和先进储氢等技术，并对系统管理和输出性能进行评估。还列举了现实生活中的装置实例来说明这些系统无需化石能源而能独立地供应能源。

作者简介

Gabriele Zini是一家可再生能源领域的领先投资公司的首席技术执行官。他曾在跨国公司、大学[瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）]和公共机构[法国核能和可再生能源委员会（CEA）]的工业和能源部门工作。他在国际期刊上发表过学术论文、出版过专著，同时是国际能源期刊的审稿人，多次在国际学术会议上做学术报告，并获得过研究奖励。他拥有先进材料工程的博士学位和意大利博科尼大学的工商管理硕士学位。

Paolo Tartarini是摩德纳和雷焦艾米利亚大学热流和能量管理专业的全职教授，也是该校能源效率创新技术多部门联合研究中心的主任。他在1997～2002年担任欧陆（EUROTHERM）公司的秘书。他曾与许多国际学术合作伙伴开展合作研究，主要是与美国马里兰大学帕克分校的机械工程和消防工程系合作。在国际学术期刊和国际学术会议上发表论文100多篇。

目录信息

原书序
前言
缩略语
第1章绪论
1.1现状
1.2石油峰值理论
1.3能源的种类以及对环境的影响
1.4能源系统的可持续性
1.5氢新能源系统
1.6前景
1.7氢能的替代品
参考文献
第2章氢
2.1氢气和能源载体
2.2性质
2.3生产
2.3.1蒸汽重整
2.3.2固体燃料汽化
2.3.3部分氧化
2.3.4电解水
2.3.5热裂解
2.3.6氨裂解
2.3.7其他体系：光化学、光生物学、半导体及它们的组合
2.4用法
2.4.1直接燃烧
2.4.2催化燃烧
2.4.3直接燃烧蒸汽法
2.4.4燃料电池
2.5退化现象和材料兼容性
2.5.1材料退化
2.5.2材料选择
2.6配件：管道、接头和阀门
2.7传输
参考文献
第3章电解槽和燃料电池
3.1引言
3.2化学动力学
3.3热力学
3.4电极动力学
3.4.1活化极化
3.4.2欧姆极化
3.4.3浓差极化
3.4.4反应极化
3.4.5转移极化
3.4.6输运现象
3.4.7温度和压力对极化损耗的影响
3.5电池的能量和效用能
3.6电解槽
3.6.1电解槽的功能
3.6.2电解槽技术
3.6.3热力学
3.6.4数学模型
3.6.5热模型
3.7燃料电池
3.7.1燃料电池功能
3.7.2燃料电池技术
3.7.3热力学
3.7.4数学模型
3.7.5热模型
参考文献
第4章太阳辐射和光电转换
4.1太阳辐射
4.2光伏效应、半导体和p-n结
4..3晶体硅光伏电池
4.4其他电池技术
4.5转换损失
4.6I-U曲线中的变化
4.7光伏电池和组件
4.8光伏电站的种类
4.9表面接收的辐射
4.10工作点的选择
参考文献
第5章风能
5.1简介
5.2风的数学描述
5.3风的等级划分
5.4风力发电机的数学模型
5.5功率控制及其系统设计
5.6风力发电机的级别划分
5.7发电机
5.8计算实例
5.9环境影响
参考文献
第6章其他能用于制氢的可再生能源
6.1太阳热能
6.2水力发电
6.3潮汐能、波浪能和海洋温差能
6.4生物质能
参考文献
第7章储氢
7.1储氢过程中的问题
7.2物理存储
7.2.1压缩存储
7.2.2液化存储
7.2.3玻璃或塑料容器存储
7.3物理化学存储
7.3.1物理吸附
7.3.2分子间相互作用的经验模型
7.3.3吸附和脱附速率
7.3.4吸附和脱附的实验测试
7.3.5等温吸附线
7.3.6吸附热动力学
7.3.7其他的吸附等温线
7.3.8吸附等温线的分类
7.3.9碳材料在物理吸附氢气中的应用
7.3.10替代碳的物理吸附
7.3.11沸石材料
7.3.12金属氢化物
7.4化学存储
7.4.1化学氢化
参考文献
第8章他电力储能技术
8.1引言
8.2电化学储能
8.2.1阀控式铅酸电池
8.2.2锂离子电池
8.2.3钒电池
8.3超级电容器储能
8.4压缩空气储能
8.5地下抽水蓄能
8.6抽热蓄能
8.7天然气生产储能
8.8飞轮储能
8.9超导磁储能
参考文献
第9章太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统的仿真研究
9.1太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统
9.2逻辑控制
9.3性能分析
9.3.1收集系统效率
9.3.2整体效率
9.4光伏转换和压缩存储的仿真
9.5光伏转换和活性炭存储的仿真
9.6风能转换、压缩和活性炭存储的仿真
9.7有关火用分析的说明
9.8太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统仿真的评论
参考文献
第10章太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统的实际应用
10.1简介
10.2FIRST项目
10.3Schatz太阳能制氢项目
10.4ENEA项目
10.5Zollbruck小镇的村镇发电系统
10.6GlasHusEtt项目
10.7TroisRivière（三河）发电站
10.8SWB工业电站
10.9HaRI项目
10.10从实际应用中得出的结论
参考文献
第11章结语
· · · · · · (收起)

用户评价

我一直对能源的未来充满好奇，而这本书则像一本宝藏，为我揭示了太阳能制氢这一前沿领域的奥秘。作者的写作风格非常独特，既有严谨的科学论证，又不失生动的叙述，让我在阅读过程中能够保持高度的兴趣。在能量转换章节，作者详细介绍了光伏发电与电解水制氢的结合方式，以及各种电解槽技术的最新进展，比如PEM电解槽的功率密度提升、AEM电解槽的成本降低等，这些都让我感受到了技术发展的速度。书中对不同电解槽的材料选择、设计优化以及运行参数对制氢效率和成本的影响进行了深入的分析，让我对这个领域的复杂性和多样性有了更深的理解。在储氢技术方面，我被书中介绍的多种创新方法所吸引，比如利用纳米材料提高储氢密度，以及开发新型的液态有机储氢介质等。作者不仅列举了这些技术的科学原理，还结合了实际应用案例，探讨了它们在不同场景下的可行性。这让我意识到，储氢技术的发展不仅仅是为了提高储存量，更是为了实现安全、高效和经济的氢气输送和储存。这本书的价值在于，它不仅仅提供了技术信息，更引导读者思考如何将这些技术应用于实际，构建一个可持续的氢能经济体系。

我一直认为，能源的未来在于清洁和可持续，而这本书则为我提供了实现这一目标的关键思路。作者在讲解太阳能制氢的能量转换环节时，将复杂的科学原理分解得易于理解，并且通过对比不同技术路线的优劣，让我对如何在实际应用中选择最适合的技术有了更明确的认识。我尤其被书中关于太阳能电解水制氢效率提升的研究进展所吸引，从新型催化剂的应用到电解槽结构的设计优化，每一个细节都体现了科学家们的智慧和努力。在储氢方面，这本书让我对氢气的储存不再感到陌生和畏惧。作者详细介绍了固态储氢、液态储氢以及新型化学储氢技术，并对它们的储氢密度、安全性、成本以及循环寿命等关键指标进行了深入的分析和比较。这让我意识到，储氢技术的不断创新，是实现氢能大规模应用的重要支撑。书中对氢能利用的多元化场景的描绘，从交通运输到工业生产，再到家庭能源供给，都让我看到了一个更加清洁、高效和可持续的未来能源格局。这本书的价值在于，它不仅提供了丰富的科学知识，更指引了未来能源发展的方向。

阅读这本书，我仿佛置身于一个充满无限可能的能源实验室，感受着太阳能制氢技术的脉动。作者在讲解能量转换的原理时，用词精准而生动，让我这个非专业人士也能轻松理解其中的奥妙。我尤其对书中关于提高太阳能利用率和电解水效率的最新研究进展感到兴奋，这些技术的不断突破，为实现清洁能源的广泛应用奠定了基础。在储氢方面，书中对各种储氢技术的详细阐述，让我认识到这个领域的复杂性和多样性。作者不仅介绍了固态储氢、液态储氢等传统方法，还探讨了新型的储氢材料和技术，并对它们的性能、成本和安全性进行了客观的评估。这让我意识到，储氢技术的发展是实现氢能经济规模化应用的关键。书中对氢能利用的多种场景的描绘，从交通运输的零排放，到工业生产的低碳化，再到能源系统的灵活调度，都让我看到了氢能作为一种通用能源的巨大潜力。这本书的价值在于，它不仅提供了丰富的科学信息，更激发了我对未来能源发展的无限遐想。

阅读这本书的过程，就像是进行了一次沉浸式的科学探索之旅。作者在讲解太阳能制氢的复杂技术时，没有采用枯燥的学术语言，而是通过生动的比喻和形象的图示，将抽象的概念具象化，让即使是初学者也能轻松理解。我尤其喜欢书中对电解水制氢过程的细致描述，从碱性电解槽到质子交换膜电解槽，再到固体氧化物电解槽，每一种技术都有其独特的原理和优势，作者都一一进行了剖析，并且还对比了它们的能效、成本和适用范围。这让我对不同技术路线的权衡和选择有了更深刻的认识。书中关于储氢技术的章节，更是让我大开眼界。我之前对储氢的理解仅限于简单的气瓶，但书中介绍的金属有机框架、化学储氢等多种新型储氢方式，其储存密度和安全性都远超我的想象。作者在分析这些技术时，不仅提供了详细的实验数据，还结合了实际应用场景，探讨了它们在交通、工业和家庭用能等方面的潜力。这一点非常重要，因为技术的价值最终体现在应用上。我特别被书中对氢能源在能源网格中的作用的论述所吸引，它不仅仅是独立的能源载体，更是可以与电网协同运作，实现能量的削峰填谷，提高整体能源系统的效率和稳定性。这种系统性的思考方式，让我对氢经济的未来有了更宏观的把握，也对这本书的系统性内容有了更全面的认识。

这本书为我打开了一个全新的视角，让我看到了太阳能制氢所蕴含的巨大潜力，以及它如何可能成为我们解决能源危机的关键。作者在阐述能量转换的原理时，非常注重细节，从光伏电池的光电效应到电解槽的电化学反应，每一个环节都解释得非常透彻，让我对整个制氢过程有了清晰的脉络。尤其令我印象深刻的是，书中对影响太阳能制氢效率的各种因素进行了深入分析，比如太阳辐照强度、水质、温度、电解槽的材料和设计等，并且还探讨了如何通过优化这些因素来提高整体的能量转换效率。这不仅仅是理论上的探讨，更包含了作者对实际工程应用中可能遇到的挑战和解决方案的思考。在储氢方面，书中详细介绍了多种技术，包括物理储氢（如压缩储氢、液态储氢）和化学储氢（如储氢合金、液态有机载氢等），并且对它们的优缺点、安全性、成本以及发展前景进行了详细的对比分析。我特别关注了书中关于储氢材料的研究进展，作者列举了许多新型的储氢材料，并分析了它们的储氢密度、吸放氢速率以及循环稳定性，这让我对未来储氢技术的发展充满了期待。书中对这些技术的应用前景的描绘，让我觉得氢经济时代的到来，不仅仅是技术上的可能，更是经济和社会发展的必然。

这本书就像一个为我打开了通往未来能源世界大门的钥匙，让我对“氢经济”这个词汇有了前所未有的清晰认识。我一直对可持续能源很感兴趣，但总觉得太阳能、风能这类技术离我们的日常生活还有些距离，直到读了这本书，我才了解到，原来太阳能的潜力远不止于此。作者以一种非常易懂的方式，深入浅出地讲解了太阳能如何被高效地转化为氢气，这其中的能量转换过程，从最初的光子捕获到最终的化学反应，每一个环节都仿佛被详细地描绘出来，让我惊叹于科学的精妙。更让我着迷的是，书中对不同储氢技术的详尽分析，这曾是我一直以来感到困惑的地方，因为我总觉得氢气那么容易挥发，储存在哪里呢？作者详细介绍了固态储氢、液态储氢以及高压气态储氢等多种方法，并对比了它们的优缺点、成本和安全性，这让我对氢气的储存和运输有了全面的理解，也为未来的氢能应用打下了坚实的理论基础。书中不仅仅是理论的堆砌，更包含了大量前沿的研究成果和技术进展，让我看到了氢经济时代并非遥遥无期，而是正在一步步向我们走来。特别是书中对不同储氢材料的性能、成本、循环寿命等指标的详细比较，让我能直观地感受到科研人员在解决实际问题上付出的努力和取得的突破。我尤其对书中提到的金属氢化物储氢技术印象深刻，它那种“像海绵一样吸水”的特性，让我对氢气的安全储存充满了信心。而且，书中还讨论了不同技术路线的经济可行性，这对于任何一个希望将技术转化为现实应用的领域来说，都是至关重要的。这本书的科学严谨性和技术前瞻性，让我觉得它不仅仅是一本书，更是一个指引方向的灯塔，照亮了能源转型的道路。

这本书为我提供了一次关于能源未来的深度思考。作者以一种非常直观和易于理解的方式，将太阳能制氢的复杂科学原理呈现在我面前。我尤其欣赏书中对能量转换环节的细致讲解，从光伏发电的原理到电解水制氢的化学反应，每一个过程都被描绘得淋漓尽致。作者在分析不同技术路线时，不仅注重科学的严谨性，还考虑到了实际应用中的成本和效率，这让我对未来能源技术的选择有了更清晰的认识。在储氢方面，我被书中介绍的多种创新技术所吸引，从金属有机框架到液态有机储氢，这些技术的发展让我看到了氢气储存的巨大潜力。作者对这些技术的安全性、储存密度和循环寿命的详细分析，让我对氢能的普及应用充满了期待。书中对氢能利用的广泛场景的描绘，从交通运输的零排放，到工业生产的清洁能源供给，再到能源系统的灵活调度，都让我看到了一个更加美好的能源未来。这本书的价值在于，它不仅提供了丰富的科学知识，更激发了我对未来能源发展的无限可能性的探索。

这本书就像一本关于未来能源的百科全书，让我对太阳能制氢这个充满潜力的领域有了全面的了解。作者以清晰的逻辑和严谨的态度，深入浅出地讲解了能量转换、储存和利用的各个环节。我非常喜欢书中对太阳能制氢关键技术的详细介绍，无论是光伏发电的效率提升，还是电解水制氢的催化剂研发，都让我看到了科技的进步。作者在讨论能量转换时，不仅关注了理论上的突破，更强调了实际应用中的经济性和可行性，这让我对这项技术的未来发展有了更坚定的信心。在储氢方面，书中详细介绍了多种技术，包括金属氢化物、碳纳米材料以及液态有机储氢等，并对它们的优缺点、安全性以及成本进行了深入的对比分析。这让我了解到，实现高效、安全的氢气储存，是推动氢经济发展的关键。书中对氢能利用的广泛应用前景的描绘，从燃料电池汽车的普及，到工业领域的清洁能源供给，再到分布式能源系统，都让我看到了一个更加美好的能源未来。这本书的系统性让我觉得，它不仅仅是一本技术指南，更是一部关于构建绿色能源未来的宏伟蓝图。

这本书给了我一次关于未来能源的深刻启迪。作者以一种极其清晰和系统的方式，将太阳能制氢的整个链条——从能量的捕获、转换，到储存，再到最终的利用——娓娓道来。我尤其欣赏书中对能量转换效率的精细分析，作者不仅介绍了提高效率的各种技术手段，还对不同技术路线的经济性和环境影响进行了客观的评估。这让我明白，能源技术的进步不仅仅是性能的提升，更是综合成本和可持续性的考量。在储氢部分，我了解到原来储氢的方法如此多样，从传统的压缩气体储氢，到先进的固态储氢材料，每一种技术都有其独特的适用场景和技术挑战。作者在介绍这些技术时，不仅提供了关键的技术参数，还探讨了它们在安全性、密度和成本方面的权衡，这让我对未来氢能的广泛应用充满了信心。书中对氢能利用方式的探讨，也让我耳目一新，从燃料电池汽车到工业供氢，再到家庭取暖，作者都进行了详细的介绍，并且分析了这些应用对现有能源基础设施的潜在影响。这本书的系统性让我觉得，它不仅仅是一本关于某个技术的研究，更是一部关于构建未来能源体系的宏大构想。

这本书如同为我开启了一扇通往绿色能源未来的大门，让我对太阳能制氢有了全新的认识。作者以一种极其清晰和富有条理的方式，阐述了从能量的获取到最终的应用的全过程。在能量转换章节，我惊叹于太阳能转化为氢能的效率如何被不断提升，以及不同电解水技术的特点和优势。作者在分析这些技术时，不仅关注了科学原理，还结合了经济成本和实际可操作性，让我对这项技术的未来发展有了更深刻的理解。在储氢技术方面，书中详细介绍了多种创新的方法，从高压气态储氢到新型的固态储氢材料，每一种技术都有其独特的优势和挑战。作者对这些技术的安全性、储存密度和成本的详细分析，让我对氢能的广泛应用充满了信心。书中对氢能利用在各个领域的应用前景的描绘，从清洁交通到工业供热，再到能源储存，都让我看到了一个更加清洁、高效和可持续的未来能源体系。这本书的系统性让我觉得，它不仅仅是一本技术手册，更是一份关于如何构建可持续能源未来的行动指南。