产氢与储氢技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　近日石油价格飙涨，影响所及，遍佈全球社会各阶层，尤其是有98%以上能源进口的台湾，开发包括氢能在内的各种替代能源已成为目前最热门议题，氢能不仅可减少传统能源的倚赖，更可避免燃烧化石燃料所带来的环境问题，可说是一种取之不尽、用之不竭的洁净自产能源。整个氢能开发系由产氢、储氢和用氢三大部分构成，就如同石油的开採、运送与提炼三大程序一般，所不同的是氢燃料可从各式各样的含氢原料中制造出来，同时，在使用的时候，氢燃料可採用气、液、固等三种不同状态存在，如此多样化的原料来源和使用状态，是氢能最吸引人们亟欲使用的优点，同时也是科学界和产业界一直努力想开发的原因。

　　为了让读者一窥氢能其中奥秘，本书作者群特别精心编着此书，内容区分为「产氢技术」与「储氢技术」两大部份。从产氢部份，各位除了可获悉目前主要产氢原料与技术，例如，石化燃料产氢、水的电解、生质物产氢，更可探知原理来自光合作用的生物产氢与光热作用。在第二部份，作者群将利用物质三相原理一一解说压缩储氢、液化储氢与氢化物储氢等储氢技术，同时，碳材中的低温气体储存与其它化学储存亦有所涉猎。本书不仅适合各大专院校相关科系学生及能源技术相关人士参考使用，同时也适合于社会一般人士当作普通知识来阅读。

作者简介

曲新生

现职：工业技术研究院副院长(93/11迄今)

学历：国立成功大学机械研究所博士(71)
　　　国立成功大学机械研究所硕士(66)
　　　国立成功大学机械系学士(63)

经历：国立成功大学机械系助教、讲师、副教授
　　　国立交通大学机械系副教授(73-78)
　　　美国加州柏克莱大学访问学者(74-75)
　　　国立交通大学机械系所系主任暨所长(80-84)
　　　国立交通大学工学院副院长(81-82)
　　　国立交通大学主任秘书(84-87)
　　　国立交通大学机械制造与热流研究中心主任(88-90)
　　　国立交通大学高效率能源技术研究中心主任(89-90)
　　　工业技术研究院能源与资源研究所所长(90/8-93/11)
　　　工研院副院长兼能源与资源研究所所长(93/11-94/7)

陈发林

现职：工业技术研究院能源与环境研究所所长(95/1迄今)

学历：美国亚利桑那大学航空机械系博士(78)
　　　国立台湾大学机械所硕士(70)
　　　国立成功大学机械系学士(68)

经历：工业技术研究院能源与资源研究所所长(94/8-12)
　　　国立台湾大学应用力学研究所教授
　　　国立台湾大学医学工程研究所合聘教授(86-93)
　　　德国，访问研究教授(86-87)
　　　美国，访问研究教授(85)
　　　国立台湾大学应用力学研究所副教授(78-83)
　　　英国，访问学者(82)

吕钖民

现职：工业技术研究院能源与环境研究所研究员(95/1迄今)
学历：美国佛罗里达大学机械系硕士(72/8)
　　　国立成功大学机械系学士(68/6)
经历：工业技术研究院能源与资源研究所副研究员、研究员(82/5-94/12)
　　　中山科学研究院技士(75/10-82/5)

蓝图与基石：现代材料科学与工程的宏伟叙事 —— 一部关于突破性材料、前沿制造工艺与结构性能深度融合的百科全书式著作 --- 导言：重塑物质世界的视野 本书并非聚焦于能源转化或化学反应的特定领域，而是深入探讨支撑现代工业文明、航空航天、生物医学乃至信息技术的基础科学——材料科学与工程的宏大框架。我们生活在一个由我们所使用的材料所定义的时代。从微观层面的原子排列到宏观尺度的复杂结构，材料的性质决定了技术的边界。本书旨在提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，剖析当前材料设计、制备、表征和应用中的核心理论、关键挑战及未来方向。 全书结构严谨，内容覆盖面广，旨在为材料学专业学生、研发工程师、跨学科研究人员提供一本兼具理论深度与工程实践指导价值的参考书。 --- 第一部分：晶体结构、缺陷与热力学基础的再审视 (Foundation & Thermodynamics Re-examined) 本部分作为全书的理论基石，着重于重新审视决定材料宏观性能的微观结构。 第一章：晶体学与周期性结构的高级解析 本章不涉及化学反应的能级计算，而是专注于如何利用衍射技术（X射线、电子束、中子）精确解析复杂晶体结构，特别是复杂氧化物、高熵合金和准晶体中的短程有序与长程有序关系。重点探讨了晶格常数、空间群的确定方法，以及如何通过结构畸变来预测材料的压电、铁电响应。 第二章：晶体缺陷的分类、动力学与工程影响 我们详细分析了点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）的形成能、迁移机制及其对材料塑性、蠕变和电学性能的影响。特别引入了缺陷工程的概念，即通过精确控制缺陷的浓度和空间分布，来“定制”材料的特定功能（如提高催化剂的活性位点或调控半导体的载流子浓度）。讨论了扩散方程在高温和高应力环境下的修正模型。 第三章：材料热力学与相图构建的计算方法 本章聚焦于材料体系的能量最小化原理。内容涵盖Calphad方法（基于自由能组元模型的计算相图构建），第一性原理计算（如DFT）在预测稳定相结构和形成能中的应用。重点分析了相变过程中的形核与生长动力学，以及梯度材料体系中的非平衡态热力学。 --- 第二部分：结构材料的性能与设计 (Structural Materials: Strength & Durability) 本部分是传统材料科学的核心，专注于金属、陶瓷和高分子材料在承载应用中的性能极限与设计策略。 第四章：金属合金的强化机制与先进冶金 深入探讨了传统强化机制（固溶强化、晶界强化、析出强化）的定量模型。核心内容集中在超细晶/纳米晶金属的制备（如高能球磨、严重塑性变形SPD技术）及其带来的超高强度和韧性的矛盾统一。对高熵合金（HEA）的“高熵效应”、“迟滞效应”等新特性进行了详尽的分析，关注其在极端环境下的服役可靠性。 第五章：陶瓷与复合材料的断裂韧性提升 本章主要研究无机非金属材料的强度限制与克服方法。详细阐述了室温和高温下的断裂力学，包括裂纹偏转、桥联和增韧机制（如氧化铝纤维增强体系）。对于先进复合材料，我们分析了纤维-基体界面设计对整体力学性能的决定性作用，以及层合结构下的失效模式。 第六章：高分子与软物质的粘弹性行为 本部分侧重于时间-温度依赖性。通过线性粘弹性理论（Maxwell、Voigt模型），解释高分子材料的蠕变、松弛和动态力学性能。重点讨论了网络结构密度、交联度对玻璃化转变温度（Tg）的影响，以及如何通过嵌段共聚物的设计来获得自组装结构。 --- 第三部分：功能材料的设计与调控 (Functional Materials: Tailoring Response) 本部分转向材料对电、光、磁等物理场响应的调控，这是现代电子、信息和传感技术的基础。 第七章：半导体材料的能带工程与界面物理 本章详述了半导体材料的能带结构、载流子输运机制。核心内容包括异质结（Heterojunction）的构建、能带匹配、界面态的形成及其对器件性能的影响。讨论了III-V族、II-VI族半导体在光电器件中的应用，以及二维材料（如过渡金属硫化物）的电子结构特性。 第八章：磁性材料的微结构与宏观磁矩控制 本章探讨了材料的磁有序（铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性）的起源——交换作用和磁晶各向异性。重点介绍了薄膜中的磁畴结构、磁记录材料的设计原理，以及自旋电子学（Spintronics）中的巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR），关注如何通过结构调控实现高密度存储。 第九章：介电与压电材料的非线性响应 聚焦于材料的电场响应。详细分析了铁电材料的畴壁运动、滞回曲线的形成机制。对于压电材料，探讨了其应变与电荷耦合的机理，并分析了PZT等经典材料在传感器和执行器中的性能优化策略，包括极化和退极化的温度敏感性。 --- 第四部分：先进制造与表征技术 (Advanced Processing & Characterization) 本部分从工程实践角度，介绍如何将理论转化为实际材料，以及如何验证材料的微观结构与宏观性能。 第十章：增材制造（3D打印）中的材料科学挑战 本章不讨论打印机的操作，而是聚焦于快速凝固过程对材料微结构的影响。探讨了选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中出现的快速凝固、过热、快速冷却导致的枝晶生长、相分离和残余应力问题。重点分析了金属粉末床中熔池的流体力学和热传导行为。 第十一章：薄膜沉积与界面控制技术 详述了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）在制备功能性薄膜中的差异与应用。重点讨论了原子层沉积（ALD）在实现原子级厚度控制、均匀性和高深宽比结构填充中的独特优势，以及沉积条件对薄膜应力和界面结合力的影响。 第十二章：材料表征的综合方法论 本章提供了一个全面的表征工具箱。内容包括高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在晶界结构解析中的应用、扫描探针显微镜（SPM）在表面形貌和局部电学测量中的作用，以及各种光谱技术（如XPS, Raman）对化学态和化学键合的分析。强调了多尺度、多物理场耦合表征的重要性。 --- 结语：面向未来的材料设计范式 本书的终极目标是培养读者从原子尺度理解、设计、制造和优化具有特定功能或结构性能的材料的能力。通过对这些基础理论和先进技术的系统性梳理，我们为读者奠定了坚实的知识基础，以应对未来在极端环境材料、智能响应材料和可持续材料等领域所面临的工程挑战。

Part One　产氢技术
第一章　前言
第二章　石化燃料重组产氢

2.1　基本原理
2.2　蒸气重组（Steam Reforming）
2.3　部分氧化（Partial Oxidation）
2.4　自热重组（Autothermal Reforming）
2.5　煤炭气化（Coal Gasification）
2.5.1　气化技术（Gasification）
2.5.2　水转化反应技术
2.5.3　H与CO分离技术
2.6　分离膜助效式重组
（Filtration Enhanced Reforming, FER）
2.7　吸收助效式重组
（Absorption Enhanced reforming, AER）
2.8　电浆重组（Plasma Reformer）

第三章　水的电解

3.1　水电解原理：燃料电池之逆向操作
3.2　工业电解产氢
3.3　再生能源产氢

第四章　生物产氢

4.1　光合作用（Photosynthesis）
4.1.1　光系统 II （Photosystem II）
4.1.2　细胞色素
4.1.3　光系统 I （Photosystem I）
4.2　生物产氢途径
4.3　工业生物产氢
4.4　国内外发展概况

第五章　生质物（Biomass）产氢

5.1　气化（Gasification）和木材生质物转换
5.2　藻菌类产氢
5.3　无光（黑暗）发酵和其它反应

第六章　光热产氢技术

6.1　光解作用（Photodissociation）
6.2　水热化法（I-S Process）

第七章　其它产氢相关议题

7.1　各种产氢技术成本之比较
7.2　产氢规模
7.2.1　集中式产氢
7.2.2　分散式产氢
7.2.3　交通工具燃料重组
7.3　未来产氢技术发展趋势

Part Two　储氢技术

第一章　前言
第二章　储氢材料
第三章　压缩储氢
第四章　液化储氢
第五章　氢化物储存
5.1　化学热力学（Chemical Thermodynamics）
5.2　金属氢化物（Metal Hydride）
5.3　复合式氢化物（Complex Hydrides）
5.4　金属氢化物的模型（Modeling）
第六章　碳材中的低温吸附（Cryo-adsorbed）气体储存
第七章　其它化学储存方式
第八章　未来实施规划—储存基础结构（Storage Infrastructure）
附　录　单位和转换因子

评分☆☆☆☆☆

当我第一次翻开《产氢与储氢技术》这本书时，我就被它严谨的学术态度和精炼的语言所吸引。这本书的专业性毋庸置疑，但作者却巧妙地将复杂的科学原理转化为易于理解的叙述。我尤其喜欢书中对各种制氢催化剂的详细介绍，无论是贵金属催化剂还是非贵金属催化剂，书中都对其作用机理、催化活性、选择性以及稳定性进行了深入的分析。我曾经对催化剂在制氢过程中的关键作用了解不多，但通过这本书，我认识到催化剂的性能直接影响着制氢的效率和成本。书中对电解水制氢过程中的电极材料、电解质以及隔膜的选择和优化也进行了细致的探讨，这让我看到了提高电解效率的多种途径。我对书中关于金属有机框架（MOFs）在储氢方面的应用前景的探讨非常感兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我花了不少时间来研读《产氢与储氢技术》这本书，每一次阅读都会有新的发现和感悟。这本书的逻辑结构非常严谨，每一个章节都紧密相连，形成了一个完整的知识体系。我尤其被书中关于氢能源经济性和政策支持的讨论所吸引。作者分析了不同制氢技术的成本构成，以及政府在推广氢能源过程中可能扮演的角色，例如补贴政策、基础设施建设等。我曾对氢能源能否在经济上与传统能源竞争感到担忧，但书中对未来氢能源成本下降趋势的预测，以及对氢能相关产业带动作用的分析，让我看到了其巨大的发展潜力。我对书中关于氢能的国际合作和标准制定的讨论也觉得很有意义，这对于全球氢能产业的健康发展至关重要。

评分☆☆☆☆☆

《产氢与储氢技术》这本书是我近期阅读体验中最为满意的一本。它的信息量巨大，内容详实，而且更新及时，涵盖了许多最新的研究成果和产业动态。我特别赞赏书中对不同制氢技术优劣势的客观评价，避免了片面宣传。例如，在介绍化石燃料制氢时，作者也详细说明了其碳捕集与封存（CCS）技术的应用，以及其在短期内作为过渡性方案的可能性。这让我认识到，氢能源的发展并非非此即彼，而是存在一个多路径、多技术的演进过程。书中对储氢材料的发展历程也进行了梳理，从早期的低温液态储氢，到现在的常温固态储氢，技术的进步令人惊叹。我对书中对于纳米材料在储氢方面的应用潜力尤为关注，这代表着未来的一个重要发展方向。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅了市面上为数不多的关于氢能源的书籍后，我偶然间看到了《产氢与储氢技术》这本书。虽然书名听起来略显专业，但我还是抱着好奇的心态购入了。拿到手后，我发现这本书的装帧设计简洁大方，纸张的质感也相当不错，让人在阅读前就产生了一种好感。我花了整整一个下午的时间来浏览，虽然有些内容我可能理解得不够深入，但我依然能感受到作者在其中倾注的心血。这本书的优点在于它覆盖的知识面非常广，从基础的氢气生成原理，到各种不同的制氢方法，再到储存和运输氢气的技术难题，都有涉及。我尤其对书中关于生物制氢的部分印象深刻，作者详细阐述了利用藻类、细菌等微生物产生氢气的机理，以及其在环境友好方面的潜力。此外，书中对电解水制氢的各种技术，如碱性电解槽、PEM电解槽等，也进行了详细的比较和分析，优劣势都清晰地列举出来。我了解到，不同的制氢方法对能源消耗、成本控制以及环境影响都有显著差异，这让我对未来氢能源的发展有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

《产氢与储氢技术》这本书在我心中留下了一个非常深刻的印象，它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，引导我穿越复杂的氢能源世界。我发现这本书的叙述风格非常严谨，但又不失趣味性。作者善于用类比和故事来解释复杂的概念，让我在轻松的阅读过程中吸收了大量的知识。我记得书中有一段关于早期氢气储存技术发展的描写，生动地展现了工程师们在面对技术瓶颈时，如何通过不懈的尝试和创新，最终克服重重困难。这让我意识到，任何一项伟大的技术都不是一蹴而就的，而是需要长期的积累和不懈的探索。书中对各种储氢罐的设计原理和材料选择也进行了详细的介绍，让我对安全储存氢气有了更直观的认识。我对其中关于高压气态储氢的安全冗余设计印象尤为深刻，充分体现了作者对细节的关注。

评分☆☆☆☆☆

《产氢与储氢技术》这本书，对于任何想要深入了解氢能源产业的读者来说，都是一本必不可少的参考书。它不仅提供了扎实的理论基础，还展现了行业发展的最新趋势。我特别欣赏书中对储氢技术中能量密度和功率密度的权衡分析。例如，在电动汽车领域，需要高能量密度以保证续航里程，而对于固定式储能，则可能更侧重于安全性、长寿命和低成本。书中对液态有机储氢材料（LOHCs）的详细介绍，让我看到了未来的一种兼具高储氢密度和安全性的储氢方案。我对书中关于氢气泄漏检测和安全防护措施的讨论也觉得非常有价值，这些都是氢能源广泛应用的关键前提。

评分☆☆☆☆☆

《产氢与储氢技术》这本书，在我的书架上占据了一个非常重要的位置。它的内容之丰富，知识之翔实，让我感到受益匪浅。我特别喜欢书中关于不同储氢方式在不同应用场景下的适用性分析。比如，对于重型卡车和船舶，可能需要高储氢密度的解决方案，而对于家庭储能，则可能需要更安全、易于操作的储氢方式。书中对固态储氢材料的最新进展，如硼氢化物、氨氢化物等，进行了深入的介绍，这些材料在未来有望实现高储氢密度和良好的安全性。我对书中关于氢气在工业领域的应用，例如作为还原剂、化工原料等，也进行了详细的了解，这让我看到了氢能源除作为能源载体之外的更广泛价值。

评分☆☆☆☆☆

对于任何一个对氢能源的未来感到兴奋的人来说，《产氢与储氢技术》这本书都是一本不容错过的读物。它的内容深度远超我的预期，作者似乎将自己多年的研究成果和行业洞察都浓缩在了这本厚重的书籍之中。我尤其喜欢书中对于“绿氢”概念的深入探讨，详细解释了如何利用可再生能源（如太阳能、风能）进行电解水制氢，从而实现真正意义上的零碳排放。这本书不仅介绍了技术的原理，还探讨了政策法规、经济可行性以及社会接受度等因素，这些都对氢能源的推广至关重要。我曾对如何平衡氢能源的生产成本与市场需求感到担忧，但书中对不同制氢路线的成本分析，以及对未来氢能源经济模型的预测，让我看到了希望。此外，书中还提到了一些前沿的研究方向，例如如何提高催化剂的效率和稳定性，以及如何开发新型的储氢材料，这让我对未来的技术突破充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

当我决定深入研究新能源领域时，《产氢与储氢技术》这本书就如同一个指路明灯，照亮了我前行的方向。这本书的结构非常清晰，循序渐进，即使是对这个领域不太熟悉的读者，也能很快地进入状态。我特别欣赏作者在讲解复杂技术概念时，能够运用通俗易懂的语言，并且配以大量的图表和实例，使得抽象的理论变得生动形象。例如，在介绍不同类型的储氢技术时，书中不仅列出了金属氢化物储氢、液态储氢、压缩气态储氢等主流方法，还对它们的储氢密度、充放氢效率、安全性能以及成本效益进行了深入的剖析。我曾经对如何安全高效地储存氢气感到非常困惑，但阅读完这部分内容后，我对各种储氢技术的原理和应用场景都有了更全面的了解。书中的内容并没有止步于理论层面，而是深入到实际应用中的挑战，例如储氢材料的长期稳定性、充放氢过程中的热管理问题，以及氢脆等安全隐患。这些细节的呈现，让我看到了科学家们为解决这些技术难题所付出的不懈努力。

评分☆☆☆☆☆

我一直对可持续能源的发展抱有浓厚的兴趣，而《产氢与储氢技术》这本书则为我打开了一个全新的视角。我惊喜地发现，这本书的编写角度非常独特，它并没有仅仅停留在技术层面，而是将产氢和储氢技术置于整个能源转型的宏观背景下进行探讨。作者分析了氢能源在交通、工业、建筑等多个领域的潜在应用，并详细阐述了氢能如何与其他可再生能源互补，构建一个清洁、高效的未来能源体系。我曾对氢能源是否能真正取代化石燃料感到疑虑，但阅读完这本书后，我更加坚信氢能源在未来的能源结构中将扮演至关重要的角色。书中对燃料电池技术的介绍也十分到位，详细解释了其工作原理、不同类型以及在汽车、发电等领域的应用前景。我对书中关于固体氧化物燃料电池的效率提升和寿命延长方面的研究进展很感兴趣。