液氢技术与装备

第1章氢的主要特性与获得方法  1
1.1氢的主要物理化学特性  1
1.1.1氢和液氢概述  1
1.1.2氢的同位素  2
1.1.3正氢和仲氢  3
1.1.4氢的热物理性质  3
1.1.5氢进入金属及氢脆的影响  5
1.2氢的大规模制取  8
1.2.1化石能源制氢与工业副产氢  8
1.2.2可再生能源电解水制氢  16
1.2.3生物质制氢  24
1.3制氢新技术及其特点  27
参考文献  28
第2章氢液化技术与装备  32
2.1氢气液化工艺流程  32
2.1.1液氢技术概述  32
2.1.2J-T节流液化循环  34
2.1.3氢膨胀机预冷的氢液化循环  38
2.1.4氢直接膨胀液化流程的典型应用案例  40
2.1.5氦制冷的氢液化系统  43
2.1.6不同氢液化循环的单位能耗对比  44
2.1.7氢液化流程研究进展  46
2.2透平膨胀技术及装备  48
2.2.1透平膨胀技术及系统控制  48
2.2.2氦透平膨胀机  52
2.2.3氢透平膨胀机  60
2.2.4气体轴承  68
2.3低温换热技术及装备  71
2.3.1低温换热器  71
2.3.2液氢真空冷箱  76
2.3.3正仲氢催化技术  85
2.4氢气纯化  91
2.4.1氢气纯化必要性和技术指标  91
2.4.2物理方法与吸附剂  92
2.4.3低温吸附与分离  93
2.4.4化学方法与催化剂  94
2.4.5氢气纯化工艺流程  95
2.5氢液化装置的结构特点与运行  96
2.5.1低温阀门与附件  96
2.5.2液氢管路  99
2.5.3检测仪表  100
2.5.4液氢涡轮泵  103
2.5.5氢液化装置的运行  104
参考文献  106
第3章液氢的绝热与真空技术  108
3.1低温传热与绝热机理  108
3.2液氢设备的绝热方法与使用条件  109
3.2.1堆积绝热与低真空绝热  109
3.2.2高真空多层绝热  110
3.2.3高真空多屏绝热  117
3.2.4液氢过程设备的真空绝热技术  117
3.3液氢设备的真空获得与维持技术  121
3.3.1真空获得与真空检测  121
3.3.2真空寿命与真空维持  123
3.3.3液氢容器绝热系统的阻燃性设计  124
参考文献  125
第4章液氢环境用材料  127
4.1金属材料  127
4.1.1化学成分对金属材料低温力学性能的影响  127
4.1.2液氢火箭发射系统用金属材料的研究  129
4.1.3液氢容器用奥氏体不锈钢性能研究  133
4.2非金属材料  135
4.2.1常用非金属材料及其用途  135
4.2.2纤维增强复合材料在液氢支撑元件中的应用  139
4.2.3纤维增强复合材料的其他应用  145
4.3材料的检验与检测  145
4.3.1金属材料的检验与检测  145
4.3.2非金属材料的检验与检测  148
参考文献  149
第5章液氢的储存与运输  150
5.1固定式液氢储存技术与设备  150
5.1.1液氢杜瓦瓶  150
5.1.2液氢储罐  153
5.1.3液氢球罐  157
5.1.4液氢接收站  160
5.2移动式液氢储运技术与设备  163
5.2.1液氢罐式集装箱与多式联运  164
5.2.2液氢公路罐车与铁路罐车  166
5.2.3液氢运输船  169
参考文献  172
第6章液氢储氢型加氢技术与装备  174
6.1液氢储氢型加氢技术概述  174
6.1.1车载储氢特点和加注需求  174
6.1.2车载储氢密度与发展趋势  174
6.1.3加氢基础设施要求和液氢加氢的优越性  175
6.2液氢储氢型加氢站技术  177
6.2.1加注高压氢气的液氢加氢站  177
6.2.2面向高压加氢的运营成本分析优化  179
6.2.3面向液氢加注的工艺流程  180
6.3面向高压氢气加注的液氢泵  181
6.3.1高压液氢活塞泵概述  181
6.3.2高压液氢活塞泵结构组成  182
6.3.3高压液氢活塞泵关键指标  184
6.3.4高压液氢活塞泵关键技术  185
6.4加氢机与加氢枪  187
6.4.1加氢机  187
6.4.2加氢枪  187
6.5用于液氢加注的往复式液氢泵  190
6.5.1液氢加注发展现状  190
6.5.2往复式液氢泵  191
6.5.3往复式液氢泵的应用  196
参考文献  197
第7章交通运输终端氢能储供技术与装备  200
7.1液氢储供氢技术与装备  200
7.1.1交通运输车辆  200
7.1.2轨道交通装备  202
7.1.3液氢无人机  203
7.1.4液氢动力船舶  206
7.2深冷高压储供氢技术与装备  208
7.2.1深冷高压储氢技术与装备  208
7.2.2深冷高压供氢技术与装备  212
7.2.3深冷高压氢加注技术与装备  214
参考文献  216
第8章液氢安全技术与管理  218
8.1液氢的危险特性  218
8.1.1液氢对人体的危害  218
8.1.2液氢相关的安全事故  218
8.1.3液氢的燃烧爆炸风险  220
8.2液氢生产和应用时的静电危险  221
8.2.1液氢产生静电的几种形式  222
8.2.2常用的防静电措施  222
8.3液氢安全操作规程  223
8.3.1液氢生产与使用操作  223
8.3.2液氢的转注操作  224
8.3.3液氢的泄漏处理方法  225
8.4液氢装备设计与现场布置要求  226
8.4.1液氢生产系统的配置  226
8.4.2管道及其附件的设计安装  226
8.4.3低温阀门的保养管理  227
8.4.4液氢储存方面的考虑  227
8.4.5氢气排放的要求  227
8.4.6辅助设施  228
参考文献  230
第9章浆氢技术与应用  232
9.1浆氢概述  232
9.1.1浆氢和胶氢  232
9.1.2浆氢的热物理性质  233
9.2浆氢的生产  235
9.2.1冻结-融化法生产浆氢  235
9.2.2喷淋法生产浆氢  236
9.2.3氦冷却法生产浆氢  236
9.2.4螺旋推进法生产浆氢  237
9.2.5磁制冷法生产浆氢  238
9.2.6浆氢生产方法的比较  239
9.2.7浆氢生产装置  241
9.3浆氢的测量  242
9.3.1浆氢的密度测量  242
9.3.2浆氢的液位测量  243
9.3.3浆氢的流量测量  243
9.4浆氢的储运  243
9.4.1浆氢的储存  243
9.4.2浆氢的输送  244
9.5浆氢的应用  245
9.5.1浆氢在火箭推进剂中的应用  245
9.5.2浆氢在超导储能电力系统中的应用  247
9.5.3浆氢在燃料电池交通工具中的应用  248
参考文献  249
附录氢的基本热物理性质  250
附表1氢的基本性质  250
附图1氢的密度随温度与压力变化图  250
附图2氢的定压比热容随温度与压力变化图  251
附表2标准氢的热物性参数  251
附表3氢在不同压力下的热物性参数  252