第1章氢能概况
1.1氢的分布 001
1.1.1地球上的氢 001
1.1.2宇宙中的氢 002
1.1.3生命中的氢 002
1.2氢气的性质 002
1.2.1氢气的物理性质 002
1.2.2氢气的化学性质 004
1.3氢的形态与储存 004
1.3.1气态氢 005
1.3.2液态氢 005
1.3.3固态氢 005
1.4氢的实验室制备 005
1.5工业化生产氢气 006
1.5.1传统化石燃料制氢 006
1.5.2化工原料制氢 007
1.5.3电解水制氢 007
1.6小结 007
参考文献 008

第2章碱性溶液电解水
2.1电解槽 010
2.1.1碱性电解水制氢 010
2.1.2电解槽的能源效率及分析 011
2.2电极材料 011
2.2.1镍基电极材料 011
2.2.2优化电解系统效率的关键因素 012
2.3隔膜 012
2.3.1隔膜的选择及问题 013
2.3.2石棉隔膜改性 013
2.3.3无石棉隔膜改性 014
2.3.4聚砜类隔膜改性 014
2.4发展前景 014
2.4.1绿氢生产与应用 014
2.4.2碱性电解槽产业发展 015
参考文献 016

第3章质子交换膜电解水
3.1电解槽 017
3.2电极材料 019
3.2.1酸性OER催化剂 021
3.2.2酸性OER催化剂的发展方向 023
3.2.3酸性OER最新研究进展 024
3.2.4酸性HER催化剂 031
3.3隔膜 031
3.3.1质子交换膜结构 032
3.3.2质子交换膜对电解槽的影响 032
3.3.3质子交换膜改性 032
3.4发展前景 033
参考文献 035

第4章阴离子交换膜电解水
4.1电解槽 039
4.2电极材料 040
4.2.1HER铂基催化剂 040
4.2.2HER钌基催化剂 045
4.2.3HER镍基催化剂 047
4.2.4OER铱基催化剂 048
4.2.5OER镍 铁基催化剂 052
4.3阴离子交换膜 055
4.4膜电极组件和电解槽性能 059
4.5AEMWE当前面临的挑战和发展前景 066
参考文献 067

第5章固体氧化物电解水
5.1电解槽 074
5.2电极材料 075
5.2.1空气电极材料 075
5.2.2阴极材料 076
5.3电解质 077
5.4SOEC的其他组成材料 079
5.5SOEC电池和电堆配置 079
5.6固体氧化物电解槽中的材料降解问题 080
5.7使用固体氧化物电解槽的其他应用 082
5.8技术前景 083
参考文献 084

第6章海水电解制氢
6.1海水电解的氯气析出 089
6.2特殊电极避免氯气析出 092
6.2.1镍基催化剂 092
6.2.2其他催化剂 093
6.3海水电解制氢设备 095
6.4海水电解制氢与淡水电解制氢的区别 099
6.4.1海水与淡水电解制氢反应路径的区别 099
6.4.2pH对海水和淡水的影响 101
6.4.3海水电解对电解槽的要求 101
6.5海水电解现状及发展方向 103
参考文献 106

第7章其他制氢技术
7.1化石原料制氢技术 110
7.1.1煤制氢技术 110
7.1.2石油制氢技术 111
7.2生物制氢技术 111
7.2.1厌氧菌制氢 112
7.2.2光合细菌制氢 113
7.3太阳能制氢技术 114
7.3.1太阳能制氢方法 114
7.3.2太阳能热化学循环制氢 115
7.3.3太阳能光伏发电电解水制氢 116
7.3.4太阳能光电化学制氢 116
7.3.5光电热复合耦合制氢 117
7.4生物质制氢技术 117
7.4.1生物质热裂解制氢 118
7.4.2生物质气化制氢 119
7.4.3生物质超临界水气化制氢 120
参考文献 120

第8章储运氢技术
8.1物理储氢技术 125
8.1.1高压气态储氢技术 125
8.1.2低温液态储氢技术 126
8.2金属氢化物储氢技术 126
8.2.1储氢合金的理论依据 126
8.2.2实用储氢合金的要求 128
8.2.3金属氢化物储氢罐 128
8.3新型碳材料储氢技术 131
8.3.1活性炭储氢 131
8.3.2活性炭纤维储氢 133
8.3.3碳纳米纤维储氢 133
8.3.4C60富勒烯储氢 134
8.3.5碳纳米管储氢 135
8.4其他储氢技术 137
8.4.1有机液体储氢 137
8.4.2无机物储氢 139
8.5氢在储运过程中的安全分析 141
8.5.1车船运输 142
8.5.2管道运输 143
8.6小结 145
参考文献 145

第9章燃料电池概况
9.1历史上的燃料电池 150
9.2燃料电池的工作原理 152
9.3燃料电池的类型 153
9.4燃料电池的结构 155
9.4.1燃料电池堆 155
9.4.2膜电极 156
9.4.3膜电极组件 159
9.5燃料电池的研究现状 160
9.5.1燃料电池国外发展现状 160
9.5.2燃料电池国内发展现状 161
9.5.3燃料电池的发展趋势 161
9.5.4小结 161
参考文献 162

第10章碱性燃料电池
10.1碱性燃料电池的工作原理及评价指标 165
10.2碱性燃料电池的基本结构 167
10.2.1燃料和氧化剂 167
10.2.2电极结构及制备 168
10.2.3催化剂 175
10.3电解质 177
10.3.1电解质材料 177
10.3.2电解质使用方法 178
10.4工作条件 180
10.4.1工作压力 180
10.4.2工作温度 181
10.4.3氧化剂 181
10.4.4排水 181
10.4.5排热 182
10.4.6电池寿命 182
10.5碱性燃料电池研究成果与挑战 182
10.5.1空间应用领域 182
10.5.2地面应用领域 183
10.5.3碱性燃料电池的开发挑战 184
参考文献 185

第11章质子交换膜燃料电池
11.1质子交换膜燃料电池研究现状 190
11.2质子交换膜燃料电池结构及其工作原理 191
11.3质子交换膜燃料电池的性能特点 193
11.3.1水热管理 193
11.3.2运行工况 194
11.4质子交换膜燃料电池电极催化剂 197
11.4.1阳极催化剂 197
11.4.2阴极催化剂 201
11.5质子交换膜燃料电池催化剂的制备方法及表征手段 209
11.5.1催化剂的制备方法 209
11.5.2催化剂的表征手段 212
11.6小结 214
参考文献 214

第12章固体氧化物燃料电池
12.1固体氧化物燃料电池的工作原理 219
12.2固体氧化物燃料电池的组成及特征 221
12.2.1电池组 221
12.2.2燃料重整器 226
12.2.3气体分配器及热交换器 227
12.2.4电流收集组件 227
12.2.5传感器及保护措施 227
12.2.6外壳及结构固定 227
12.3固体氧化物燃料电池的实际设计和堆放布置 227
12.3.1平面结构 228
12.3.2管状结构 228
12.3.3瓦楞型结构 229
12.4固体氧化物燃料电池的发展现状 230
12.4.1阳极材料 231
12.4.2阴极材料 233
12.5固体氧化物燃料电池的应用前景 236
12.5.1固体氧化物燃料电池的技术特点及应用场景 236
12.5.2固体氧化物燃料电池技术的发展现状及问题剖析 236
12.6固体氧化物燃料电池的联合循环及其他系统 240
12.6.1燃气轮机 燃料电池（SOFC GT）联合发电系统 240
12.6.2固体氧化物燃料电池热电联供（SOFCCHP）系统 242
12.6.3煤气化联合循环固体氧化物燃料电池（IGCCSOFC）
混合动力系统 242
参考文献 244

第13章磷酸燃料电池
13.1磷酸燃料电池的中温燃料电池系统 250
13.2磷酸燃料电池的系统设计 252
13.3电极 255
13.3.1电催化剂 255
13.3.2电极 256
13.4磷酸燃料电池技术开发的现状与未来 258
13.4.1发展原因 258
13.4.2磷酸燃料电池电站的发展概况 258
13.4.3电动车用磷酸燃料电池的发展概况 259
13.4.4未来需解决的问题 259
参考文献 261

第14章熔融碳酸盐燃料电池
14.1熔融碳酸盐燃料电池的工作原理 268
14.2熔融碳酸盐燃料电池的电池组件 269
14.2.1隔膜 269
14.2.2电解质 270
14.3熔融碳酸盐燃料电池的电极材料 270
14.3.1阳极材料 271
14.3.2阴极材料 271
14.4熔融碳酸盐燃料电池的电堆构造和密封 273
14.5熔融碳酸盐燃料电池的性能 275
14.5.1压力的影响 275
14.5.2温度的影响 276
14.5.3反应气体组成及利用率的影响 277
14.5.4燃料中杂质的影响 277
14.6熔融碳酸盐燃料电池的应用与发展现状 278
14.6.1熔融碳酸盐燃料电池的应用 278
14.6.2熔融碳酸盐燃料电池的发展现状 278
14.6.3熔融碳酸盐燃料电池商业化的障碍 279
参考文献 280

第15章直接液体燃料定电池
15.1直接甲醇燃料电池 287
15.1.1直接甲醇燃料电池的结构与工作原理 287
15.1.2直接甲醇燃料电池的催化剂 289
15.1.3直接甲醇燃料电池的展望 291
15.2直接乙醇燃料电池 292
15.2.1直接乙醇燃料电池的工作原理 292
15.2.2直接乙醇燃料电池的催化剂 294
15.2.3直接乙醇燃料电池的展望 297
15.3直接丙醇燃料电池 297
15.4其他直接液体燃料电池 298
15.4.1直接乙二醇燃料电池 298
15.4.2直接甲酸燃料电池 300
15.4.3直接硼氢化物燃料电池 302
15.5直接液体燃料电池的应用 305
参考文献 308

第16章燃料电池的汽车应用
16.1燃料电池系统发展现状 313
16.1.1碱性燃料电池工作原理及结构 313
16.1.2关键材料 314
16.1.3燃料电池汽车产业现状及发展 317
16.2燃料电池汽车和电动汽车对比分析 320
16.2.1应用成本分析 320
16.2.2应用场景分析 321
16.3燃料电池在汽车中的应用 322
16.3.1燃料电池汽车的组成部分 323
16.3.2氢气储存和燃料处理器 323
16.4燃料电池电动汽车氢气消耗量测量方法研究 324
16.4.1质量法 325
16.4.2压力温度法 325
16.4.3流量法 326
参考文献 328