前  言

氫是人類永恒的能源、人類未來的能源

為什么說氫是人類永恒的能源、人類未來的能源？是因為：

（1）氫及其同位素的資源豐富。每個水分子含有兩個氫原子一個氧原子。相比氧化鐵是“鐵礦”，那么，水就是無窮的“氫礦”。而氫在使用后又復生成水。可見氫的量是無窮無盡的。我們知道地球的70%以上的表面都覆蓋著水，人們不必像爭奪分布極度不平衡的石油和煤那樣去爭奪水，由此我們也稱氫為“和平能源”。大力發(fā)展“和平能源”是我國崛起的必然之路。

（2）氫很“容易”得到。只要有水和其他任何能源，甚至金屬、化合物都能獲得氫氣。氫氣是能源載體，所有的一次能源和能源載體都可以用來直接或間接生產(chǎn)氫氣。所謂直接生產(chǎn)氫氣，指與水反應制得氫氣或直接裂解生成氫氣,如天然氣直接裂解生成氫氣和碳。所謂間接生成氫氣，是指先發(fā)電，再利用電解水制得氫氣,或先制成含氫載體，如氨氣、甲醇、乙醇等，再裂解它們制得氫氣。氫氣的制取方法很多，包括：熱化學制氫、電化學制氫、微生物學制氫，等等。“易得”是氫的重要特點，如何制得氫氣是本書的主要內(nèi)容。

（3）氫能是無碳能源，是最環(huán)保的能源。無論你用什么方式使用氫氣，其最終的產(chǎn)物都是水，是清潔的、無污染的水。氫在其生命周期中，不給環(huán)境留下一丁點CO2,氫是典型的無碳能源。

（4）氫氣具有可儲存性。它既可以以氣態(tài)、液態(tài)的形式儲存和輸配，也可以以不飽和的氫的液體、固體及金屬氧化物的形式進行儲存和運輸。

（5）氫是宇宙中最豐富的元素。構成宇宙的物質(zhì)的元素中，大約占據(jù)宇宙質(zhì)量的75%。地球之母——太陽，就是依靠氫的同位素氘和氚的聚合反應生成巨量的熱和光，溫暖著地球，照耀著地球。使用氫作為能源，就是回歸宇宙法則，“替天行道”。

（6）氫是安全的能源。每種能源載體都有其物理/化學/技術性的特有的安全問題。氫在空氣中的擴散能力很強，因此氫泄漏或燃燒時就很快地垂直上升到空氣中并擴散。因為氫本身沒有毒性及放射性，所以不可能有長期的未知范圍的后續(xù)傷害。氫不會產(chǎn)生溫室效應。現(xiàn)在已經(jīng)有整套的氫安全傳感及執(zhí)行裝置，可及時測定氫氣的泄漏并采取措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，保證氫氣使用安全。

通常，氫能產(chǎn)業(yè)鏈由制氫、儲運和應用組成，制氫是完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈的第一環(huán)，非常重要，沒有氫氣，就無從談起氫能產(chǎn)業(yè)。近年來，準備投入氫領域的投資人、企業(yè)家越來越多。他們的第一個問題往往就是氫氣從哪里來？為了比較系統(tǒng)地回答這一問題，我們曾在2015年在化學工業(yè)出版社的支持下，出版了《氫氣生產(chǎn)熱化學利用》，介紹了工業(yè)化制氫方法及其氫能在內(nèi)燃機、燃氣輪機、鍋爐、切割、焊接及環(huán)境保護等領域的應用，得到讀者好評。為了適應最近投資人和企業(yè)家對氫氣生產(chǎn)的深入了解，我們決定編寫本書，不僅僅介紹工業(yè)化生產(chǎn)氫氣，也介紹有潛力的無碳氫氣（又稱綠色氫氣）生產(chǎn)，例如更接近產(chǎn)業(yè)化的風力制氫、生物質(zhì)制氫。希望一方面滿足新進入氫能領域的人士需要，另一方面切實推動無碳制氫發(fā)展。

起初，化學工業(yè)出版社就本書內(nèi)容及作者已有部分安排，后由我繼續(xù)執(zhí)行。因為在已有的框架下完善，所以，有的章節(jié)似乎可以安排得更好些。

參與本書各章節(jié)撰寫的作者都是制氫方面的教授、專家和親歷者，從專業(yè)出發(fā)承擔相關章節(jié)編寫，每章節(jié)的功勞和責任都分別屬于作者自己。編者在此對各位作者表示誠摯的謝意。本書各章節(jié)的具體作者情況如下：

緒論（清華大學毛宗強）

第1章煤制氫（毛宗強）

第2章天然氣制氫（清華大學騫偉中）

第3章石油制氫（北京華氫科技有限公司毛志明）

第4章可再生能源制氫(清華大學李十中、碗海鷹完成該章第423節(jié)；毛志明完成該章其余部分)

第5章太陽能光解水制氫（上海電力學院姚偉峰）

第6章生物質(zhì)發(fā)酵制氫(中國農(nóng)業(yè)大學劉志丹、司哺春、李嘉銘，中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院張家仁)

第7章生物質(zhì)熱化學制氫（華南理工大學余皓)

第8章核能制氫(清華大學張平)

第9章等離子體制氫（毛宗強）

第10章汽油、柴油制氫(陸軍防化學院孫杰）

第11章醇類重整制氫（余皓)

第12章甘油重整制氫（余皓)

第13章甲酸分解制氫（余皓)

第14章氨氣制氫（毛志明）

第15章烴類分解生成氫氣和炭黑的制氫方法（毛志明）

第16章NaBH4制氫（毛志明）

第17章硫化氫分解制氫（毛志明）

第18章金屬粉末制氫(毛志明）

第19章液氫（毛宗強）

第20章副產(chǎn)氫氣的回收與凈化(毛志明）

最后，編者借此機會感謝化學工業(yè)出版社的大力支持，特別是編輯的辛勤勞動，使得本書得以高質(zhì)量完成。本書是從事氫能的教授、專家的集體編著的結晶，希望本書能對我國發(fā)展氫能有所貢v獻。在編寫過程中，編者力求論述準確、理論結合實際。由于水平有限，書中不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。

2018年4月

于清華大學能科樓A座314室