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| 編輯推薦： |
1.体系权威，立足国家战略：作为国家级重点规划教材，本书精准对标我国氢能产业发展与卓越工程师培养需求，内容紧扣《氢能产业发展中长期规划》，具有高度的前瞻性与权威性。
2.内容系统，兼顾广度与深度：从基础的电化学原理及电解水动力学，到多种前沿电解水技术路线和诊断分析技术，本书提供了全景式的技术扫描和深度的机理分析，帮助读者构建系统化知识框架。
3.产教融合，破解学用脱节：本书突破传统教材局限，将国内外领先企业的工业化案例、典型解决方案融入其中，并配有习题与综合实践项目，旨在提升读者解决复杂工程问题的硬核能力。
4.面向未来，洞察技术趋势：特别设置了“未来展望”章节，对比分析了不同技术路线的优劣、主流制造商动态、材料与系统路线图，为读者把握行业脉搏、进行技术决策提供了关键参考。
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| 內容簡介： |
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。
來源：香港大書城megBookStore,http://www.megbook.com.hk
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。
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| 關於作者： |
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杨高强，湖南大学机械与运载工程学院，教授，主要从事电解水制氢和氢能燃料电池等能源装备的基础研究及关键技术攻关。
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| 目錄：
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丛书序
前言
〉〉〉第1章电解水制氢简介1
1.1引言1
1.2制氢方式简介2
1.2.1煤制氢3
1.2.2天然气制氢4
1.2.3工业副产氢4
1.2.4电解水制氢5
1.2.5其他制氢方式6
1.3电解水制氢发展历史7
1.4电解水制氢的潜在应用和市场9
1.5总结10
〉〉〉第2章电化学基本原理11
2.1电化学与化学反应概述11
2.2电解水制氢的电化学反应原理12
2.3电化学的基础：科学单位、常数、基本定律13
2.4法拉第定律18
2.5反应物利用率的评价20
2.6电解水制氢设备的基本组成21
2.7总结27
〉〉〉第3章电解水的热力学30
3.1热力学参数30
3.2生成热、显焓、潜热39
3.3非反应物和混合物焓变的确定41
3.4反应物质和混合物焓变的确定44
3.5焓湿学：湿空气混合物热力学49
3.6电解水制氢的热力学效率52
3.7总结53
〉〉〉第4章电解水制氢的性能表征56
4.1极化曲线56
4.2活化极化58
4.2.1Butler-Volmer动力学模型62
4.2.2Butler-Volmer模型的简化68
4.2.3Langmuir动力学模型和Tekmin动力学模型71
4.3欧姆极化73
4.4浓差极化79
4.5其他极化损失82
4.6极化曲线模型总结85
4.7总结86
〉〉〉第5章质子交换膜电解水制氢90
5.1引言90
5.2PEM电解水制氢原理91
5.3PEM电解水制氢设备的描述92
5.3.1电解池组件92
5.3.2膜电极组件93
5.3.3气体扩散层95
5.3.4双极板96
5.3.5垫片97
5.4PEM电解水制氢的电化学性能97
5.4.1极化曲线97
5.4.2单电极的表征99
5.4.3电荷密度和电极表面粗糙度100
5.4.4交流阻抗表征法102
5.4.5高压电解水和交叉渗透现象104
5.4.6耐用性问题:退化机制和缓解策略108
5.5电解水制氢电堆109
5.5.1不同的堆叠配置结构109
5.5.2PEM电解水制氢电堆的设计110
5.5.3堆叠性能111
5.5.4诊断工具和维护112
5.6制氢厂的调试与气体管控113
5.6.1简述113
5.6.2成本分析113
5.7主要供应商、商业发展和应用115
5.7.1商业地位115
5.7.2市场和应用116
5.8局限性、挑战和前景116
5.8.1用非贵金属电催化剂替代铂117
5.8.2用非贵金属电催化剂替代铱合金118
5.8.3用于在更高温度下运行的新型聚合物质子导体118
5.8.4在高电流密度下运行119
5.8.5在高压力下操作119
5.9总结120
〉〉〉第6章碱性电解水制氢技术124
6.1导言和历史背景124
6.2碱性电解池126
6.2.1简述126
6.2.2电解质127
6.2.3电极和催化剂128
6.2.4隔膜/分离器132
6.3碱性电解池的电化学性能134
6.3.1性能比较134
6.3.2升温运行136
6.3.3加压运行138
6.4主要供应商、商业发展和应用141
6.4.1碱性电解池应用市场141
6.4.2商用碱性电解池设计145
6.4.3新型碱性电解池设计149
6.5总结152
〉〉〉第7章其他电解水制氢154
7.1固体氧化物电解水制氢154
7.1.1引言154
7.1.2固体氧化物电解水154
7.1.3固体氧化物电解池组成156
7.1.4高温蒸汽电解158
7.1.5固体氧化物电解池的材料162
7.1.6总结171
7.2阴离子交换膜(AEM)电解水制氢171
7.2.1工作原理171
7.2.2阴离子交换膜组件172
7.2.3AEM电堆的种类176
7.2.4总结177
7.3微生物电解水制氢177
7.3.1引言177
7.3.2微生物电解水工作原理177
7.3.3化学计量学和能量学178
7.3.4微生物电解池组件178
7.3.5微生物电解池系统中影响产氢的因素186
7.3.6微生物电解池系统性能评估187
7.3.7总结189
〉〉〉第8章电解水制氢设备的诊断分析技术190
8.1电化学方法表征极化损失190
8.1.1极化损失的概念190
8.1.2极化曲线191
8.1.3电化学阻抗谱193
8.1.4循环伏安法199
8.1.5线性扫描伏安法201
8.2物理表征与原位电化学表征203
8.2.1物理表征203
8.2.2原位电化学表征205
8.3电解水制氢设备失效及衰减诊断208
8.3.1电解水制氢设备失效的类型208
8.3.2电解水制氢设备的衰减机制209
8.3.3电解水制氢设备失效的诊断方法209
8.3.4电解水制氢设备失效后的维护与修复210
8.4总结210
〉〉〉第9章未来展望212
9.1电解水制氢技术的比较212
9.2技术发展状况和主要制造商213
9.2.1碱性电解水制氢213
9.2.2PEM电解水制氢214
9.2.3固体氧化物电解水制氢216
9.2.4阴离子交换膜电解水制氢217
9.2.5微生物电解水制氢219
9.3材料和系统路线图规范220
9.3.1碱性电解水制氢220
9.3.2PEM电解水制氢223
9.3.3固体氧化物电解水制氢（SOEC）224
9.3.4阴离子交换膜电解水制氢（AEMWE）225
9.3.5微生物电解水制氢（MEC）227
9.4未来应用展望228
9.5总结229
〉〉〉参考文献231
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| 內容試閱：
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随着21世纪全球能源结构的转型与清洁能源应用的不断深化，氢能作为一种高效、清洁的储能载体，展现出独特的发展价值和战略意义。氢能优势具体表现在：一是通过电解水制氢技术，波动性电能与氢能之间能实现高效、环保、无缝转换；二是氢气能量密度高，储存便捷；三是氢能具有大规模应用的潜力，发展前景广阔。《2024年国务院政府工作报告》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》以及《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》均将氢能纳入国家“能源安全”及“碳中和”战略规划，明确指出推动氢能示范应用与产业化发展是实现能源变革的重要方向。氢能产业的蓬勃发展对能源与动力工程领域的人才培养提出了更高要求，高校亟须突破传统教学方向限制，着重培养掌握先进制氢技术的专业人才，特别是电解水制氢技术的人才，从而满足社会和能源产业发展的需要，推动我国氢能产业的转型升级与持续领先。
本书旨在向新能源领域，特别是氢能领域的学生及工程技术人员，系统性讲解电解水制氢的基本原理、核心设备、系统架构及技术实施路径等关键知识，确保读者能够从电解水热力学和电化学基础理论，逐步深化至电解水制氢的整体技术框架，实现知识的全面掌握与深入理解。
本书的主要特点如下：
1.本书兼顾教材和工具书内容需求，从基础原理逐步过渡到实际材料、器件和设备等多维度关键知识，满足高校和行业对于电解水制氢理论和应用知识的多层次需求。
2.注重理论教学与实践教学融合，紧跟氢能产业发展前沿，将国内外氢能企业有代表性的工业化制氢技术、真实产业案例、典型解决方案等融入教材。
3.本书配套习题和综合实践实验项目，使学生更易理解工程案例，深入思考国家相关政策，了解技术发展方向，全方位接触真实的电解水制氢技术问题和解决方案，切实提升解决复杂问题的能力。
本书编写团队汇聚了湖南大学、苏州热工研究院有限公司、康明斯公司及淳华氢能科技股份有限公司等高校、科研机构和企业的专家力量，提升了内容的专业性和前沿性。在此特别感谢湖南大学江锦超、龚繁、王霄、盛煜婷、郑盛洋、陈闻远、侯斌、张锐、杨书丰、马睿、郭志文等同学对书稿和做出的工作，感谢工程师杨晓璐、程诚等人的帮助。在本书筹划过程中，获得了湖南大学机械与运载工程学院领导、老师特别是彭立新教授的大力支持。在此，对他们表示衷心感谢。
限于编者的知识水平，书中难免存在疏漏和错误之处，恳请使用本书的高校师生和企业专家批评指正！
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