●第1章概述1.1氫的發展歷史 11.1.1氫發展史大事年表 11.1.2興登堡號和挑戰者號空難 51.2氫能發展趨勢 6習題 8參考文獻 8第2章氫的物理化學性質2.1氫的豐度及同位素 92.1.1氫的豐度 92.1.2氫的同位素 102.2與氫分子相關的幾個基本術語 112.2.1單重態與三重態 112.2.2正氫和仲氫 112.3氫氣的物理性質 132.3.1氫的平衡相圖 132.3.2氫氣的狀態方程 142.3.3焦耳-湯姆孫效應 152.3.4反轉曲線 172.4氫的擴散及化學性質 172.4.1氫的擴散 172.4.2氫的化學性質 182.5氫氣與固體表面的相互作用 262.5.1固體的表面效應 262.5.2氫與固體間的表面效應 262.5.3氫脆 272.6氫的四種化學態 282.6.1簡介 282.6.2四種化學態的氫相互轉化和應用 292.6.3分子氫 302.6.4質子 312.6.5原子氫 312.6.6氫負離子 322.6.7氫化物應用的新領域 322.6.8Mg顆粒外表的氫負離子 332.7氫化物的表面工程 342.7.1氫化物的各種表面相互作用 342.7.2表面特性的重要性 352.7.3表面特性的改善措施 362.8本章結語 37習題 37參考文獻 38第3章制氫技術3.1碳氫化合物制氫 393.1.1化石燃料制氫的物理化學基礎 393.1.2天然氣重整制氫 413.1.3煤制氫技術 443.1.4生物質重整制氫技術 463.2電解水制氫技術 473.2.1電解水制氫原理 473.2.2堿性電解水制氫技術 483.2.3固體聚合物電解水制氫技術 513.2.4固體氧化物電解水制氫技術 523.2.5利用可再生能源的電解水制氫 523.2.6總結與展望 533.3水的熱化學制氫 533.3.1熱化學制氫的工作原理 543.3.2熱化學制氫的優缺點 563.4水的光催化制氫和光電化學制氫 563.4.1光催化制氫 573.4.2光電化學制氫 573.4.3光催化制氫和光電化學制氫的區別 583.4.4光電化學制氫的優缺點 583.5生物質能制氫 593.5.1生物質生化發酵制氫 603.5.2生物質熱化學轉化制氫 623.5.3生物質制乙醇+乙醇制氫 633.6本章結語 64習題 65參考文獻 65第4章儲氫技術4.1分子態儲氫技術 664.1.1高壓氣瓶儲氫 684.1.2氫氣壓縮 704.1.3液態氫儲存 724.1.4高壓儲氫與液氫儲存對比 754.2吸附儲氫技術 764.2.1吸附現像 764.2.2物理吸附 774.2.3化學吸附 784.2.4吸附儲氫材料 804.2.5小結 834.3金屬氫化物儲氫技術 844.3.1儲氫合金的組成 844.3.2儲氫合金的儲氫原理 854.3.3小結 874.4過渡金屬配位氫化物 874.5非過渡金屬配位氫化物 884.5.1金屬硼氫化物的結構 884.5.2復雜氫化物的穩定性 884.5.3金屬硼氫化物的脫氫機理 894.5.4金屬鋁氫化物的脫氫過程 904.5.5小結 914.6制氫-儲氫一體化技術 924.6.1硼氫化鈉的研發歷史 924.6.2硼氫化鈉的水解制氫原理 934.6.3硼氫化鈉水解制氫-儲氫一體化裝置 934.6.4NaBH4的生產和再生 944.6.5NaBH4水解制氫應用中的幾個問題 964.7其他儲氫技術 964.7.1金屬N-H體繫儲氫材料 964.7.2有機液態儲氫 964.7.3氨和氨基化合物儲氫 974.8材料儲氫性能的分析測試技術 984.8.1體積法 西韋特法(Sievert’s) 984.8.2熱脫附譜法 984.8.3熱重法 984.8.4電化學法 994.9儲氫技術發展趨勢 994.10本章結語 99習題 100參考文獻 101第5章氫的典型應用5.1氫經濟的實現路線 1025.2氫燃料電池車 1035.3固定式燃料電池發電 1035.4移動式燃料電池發電 1045.4.1基於水解制氫的移動式燃料電池電源 1055.4.2基於可逆氣固儲氫的燃料電池充電寶 1055.5電解水儲能 1065.6氫內燃機汽車 1075.7氫燃料電池船舶 1085.8鎳氫電池及混合動力車 1085.9幾種與氫相關的功能器件 1095.9.1調光鏡 1095.9.2金屬氫化物熱泵 1105.9.3金屬氫化物傳感器 1105.9.4金屬氫化物控制器 110習題 110參考文獻 111第6章燃料電池概述6.1燃料電池的誕生 1126.2燃料電池的結構組成 1146.2.1燃料電池繫統的部件及功能 1146.2.2單電池—電堆—電池繫統 1156.2.3國內外電堆技術發展現狀 1166.2.4國內外典型的燃料電池繫統 1186.3燃料電池的關鍵材料和部件 1196.3.1燃料電池的關鍵材料 1206.3.2燃料電池的關鍵部件 1266.3.3燃料電池關鍵材料和部件的降解機制 1376.3.4我國燃料電池技術發展目標及重點任務 1376.4燃料電池的工作原理 1386.5燃料電池的特點 1406.6燃料電池的分類和應用 1426.7燃料電池的發展歷程 1446.7.1國內外燃料電池的發展現狀 1456.7.2日本的燃料電池發展現狀及規劃 147習題 150參考文獻 151第7章堿性燃料電池7.1堿性燃料電池的結構及工作原理 1527.2堿性燃料電池的特點 1547.3堿性燃料電池的發展現狀 155習題 156參考文獻 156第8章磷酸燃料電池8.1磷酸燃料電池的結構及工作原理 1578.2磷酸燃料電池的特點 1588.3磷酸燃料電池的發展現狀 160習題 162參考文獻 162第9章質子交換膜燃料電池9.1質子交換膜燃料電池的結構及工作原理 1639.2質子交換膜燃料電池的特點 1659.3質子交換膜燃料電池的發展現狀 166習題 169參考文獻 169第10章熔融碳酸鹽燃料電池10.1熔融碳酸鹽燃料電池的結構及工作原理 17010.2熔融碳酸鹽燃料電池的特點 17110.3熔融碳酸鹽燃料電池的發展現狀 172習題 173參考文獻 173第11章固體氧化物燃料電池11.1固體氧化物燃料電池的結構及工作原理 17411.2固體氧化物燃料電池的特點 17611.2.1固體氧化物燃料電池的優缺點 17611.2.2固體氧化物燃料電池的分類 17711.3固體氧化物燃料電池的發展現狀 179習題 183參考文獻 183附錄實驗指導實驗1氫循環利用演示實驗 184實驗2電解池陰極制氫反應催化電極催化性能測試 185實驗3儲氫材料吸氫動力學性能及放氫PCT曲線的測試 187實驗4質子交換膜燃料電池單電池的組裝及測試 189

《氫能與燃料電池》主要內容包括氫能研發背景、氫的發展歷史、氫的物理化學性質、五種典型的制氫技術（含碳氫化合物制氫、電解水制氫等）、六類典型的儲氫技術（含高壓氣瓶儲氫、液態氫儲存、固體材料儲氫等）、氫的典型應用（含氫燃料電池車、固定式和移動式燃料電池發電等）以及堿性燃料電池、磷酸燃料電池、質子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池五類典型的燃料電池技術。本教材與中國大學MOOC網同名課程“氫能科學與工程”配套，相關章節的視頻、在線題庫、配套彩圖可通過掃描二維碼使用。《氫能與燃料電池》可供新能源材料與器件、儲能科學與工程、新能源科學與工程、材料科學與工程、化學工程、熱能與動力工程、建築與環境工程及其他相關行業專業的本科和研究生教學使用，也可以作為氫能行業人員的入門參考書。

吳朝玲 主編 王剛、王倩 副主編 著