液氫技術(shù)與裝備

第1章氫的主要特性與獲得方法  1
1.1氫的主要物理化學(xué)特性  1
1.1.1氫和液氫概述  1
1.1.2氫的同位素  2
1.1.3正氫和仲氫  3
1.1.4氫的熱物理性質(zhì)  3
1.1.5氫進(jìn)入金屬及氫脆的影響  5
1.2氫的大規(guī)模制取  8
1.2.1化石能源制氫與工業(yè)副產(chǎn)氫  8
1.2.2可再生能源電解水制氫  16
1.2.3生物質(zhì)制氫  24
1.3制氫新技術(shù)及其特點(diǎn)  27
參考文獻(xiàn)  28
第2章氫液化技術(shù)與裝備  32
2.1氫氣液化工藝流程  32
2.1.1液氫技術(shù)概述  32
2.1.2J-T節(jié)流液化循環(huán)  34
2.1.3氫膨脹機(jī)預(yù)冷的氫液化循環(huán)  38
2.1.4氫直接膨脹液化流程的典型應(yīng)用案例  40
2.1.5氦制冷的氫液化系統(tǒng)  43
2.1.6不同氫液化循環(huán)的單位能耗對(duì)比  44
2.1.7氫液化流程研究進(jìn)展  46
2.2透平膨脹技術(shù)及裝備  48
2.2.1透平膨脹技術(shù)及系統(tǒng)控制  48
2.2.2氦透平膨脹機(jī)  52
2.2.3氫透平膨脹機(jī)  60
2.2.4氣體軸承  68
2.3低溫?fù)Q熱技術(shù)及裝備  71
2.3.1低溫?fù)Q熱器  71
2.3.2液氫真空冷箱  76
2.3.3正仲氫催化技術(shù)  85
2.4氫氣純化  91
2.4.1氫氣純化必要性和技術(shù)指標(biāo)  91
2.4.2物理方法與吸附劑  92
2.4.3低溫吸附與分離  93
2.4.4化學(xué)方法與催化劑  94
2.4.5氫氣純化工藝流程  95
2.5氫液化裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行  96
2.5.1低溫閥門與附件  96
2.5.2液氫管路  99
2.5.3檢測(cè)儀表  100
2.5.4液氫渦輪泵  103
2.5.5氫液化裝置的運(yùn)行  104
參考文獻(xiàn)  106
第3章液氫的絕熱與真空技術(shù)  108
3.1低溫傳熱與絕熱機(jī)理  108
3.2液氫設(shè)備的絕熱方法與使用條件  109
3.2.1堆積絕熱與低真空絕熱  109
3.2.2高真空多層絕熱  110
3.2.3高真空多屏絕熱  117
3.2.4液氫過(guò)程設(shè)備的真空絕熱技術(shù)  117
3.3液氫設(shè)備的真空獲得與維持技術(shù)  121
3.3.1真空獲得與真空檢測(cè)  121
3.3.2真空壽命與真空維持  123
3.3.3液氫容器絕熱系統(tǒng)的阻燃性設(shè)計(jì)  124
參考文獻(xiàn)  125
第4章液氫環(huán)境用材料  127
4.1金屬材料  127
4.1.1化學(xué)成分對(duì)金屬材料低溫力學(xué)性能的影響  127
4.1.2液氫火箭發(fā)射系統(tǒng)用金屬材料的研究  129
4.1.3液氫容器用奧氏體不銹鋼性能研究  133
4.2非金屬材料  135
4.2.1常用非金屬材料及其用途  135
4.2.2纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在液氫支撐元件中的應(yīng)用  139
4.2.3纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的其他應(yīng)用  145
4.3材料的檢驗(yàn)與檢測(cè)  145
4.3.1金屬材料的檢驗(yàn)與檢測(cè)  145
4.3.2非金屬材料的檢驗(yàn)與檢測(cè)  148
參考文獻(xiàn)  149
第5章液氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸  150
5.1固定式液氫儲(chǔ)存技術(shù)與設(shè)備  150
5.1.1液氫杜瓦瓶  150
5.1.2液氫儲(chǔ)罐  153
5.1.3液氫球罐  157
5.1.4液氫接收站  160
5.2移動(dòng)式液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與設(shè)備  163
5.2.1液氫罐式集裝箱與多式聯(lián)運(yùn)  164
5.2.2液氫公路罐車與鐵路罐車  166
5.2.3液氫運(yùn)輸船  169
參考文獻(xiàn)  172
第6章液氫儲(chǔ)氫型加氫技術(shù)與裝備  174
6.1液氫儲(chǔ)氫型加氫技術(shù)概述  174
6.1.1車載儲(chǔ)氫特點(diǎn)和加注需求  174
6.1.2車載儲(chǔ)氫密度與發(fā)展趨勢(shì)  174
6.1.3加氫基礎(chǔ)設(shè)施要求和液氫加氫的優(yōu)越性  175
6.2液氫儲(chǔ)氫型加氫站技術(shù)  177
6.2.1加注高壓氫氣的液氫加氫站  177
6.2.2面向高壓加氫的運(yùn)營(yíng)成本分析優(yōu)化  179
6.2.3面向液氫加注的工藝流程  180
6.3面向高壓氫氣加注的液氫泵  181
6.3.1高壓液氫活塞泵概述  181
6.3.2高壓液氫活塞泵結(jié)構(gòu)組成  182
6.3.3高壓液氫活塞泵關(guān)鍵指標(biāo)  184
6.3.4高壓液氫活塞泵關(guān)鍵技術(shù)  185
6.4加氫機(jī)與加氫槍  187
6.4.1加氫機(jī)  187
6.4.2加氫槍  187
6.5用于液氫加注的往復(fù)式液氫泵  190
6.5.1液氫加注發(fā)展現(xiàn)狀  190
6.5.2往復(fù)式液氫泵  191
6.5.3往復(fù)式液氫泵的應(yīng)用  196
參考文獻(xiàn)  197
第7章交通運(yùn)輸終端氫能儲(chǔ)供技術(shù)與裝備  200
7.1液氫儲(chǔ)供氫技術(shù)與裝備  200
7.1.1交通運(yùn)輸車輛  200
7.1.2軌道交通裝備  202
7.1.3液氫無(wú)人機(jī)  203
7.1.4液氫動(dòng)力船舶  206
7.2深冷高壓儲(chǔ)供氫技術(shù)與裝備  208
7.2.1深冷高壓儲(chǔ)氫技術(shù)與裝備  208
7.2.2深冷高壓供氫技術(shù)與裝備  212
7.2.3深冷高壓氫加注技術(shù)與裝備  214
參考文獻(xiàn)  216
第8章液氫安全技術(shù)與管理  218
8.1液氫的危險(xiǎn)特性  218
8.1.1液氫對(duì)人體的危害  218
8.1.2液氫相關(guān)的安全事故  218
8.1.3液氫的燃燒爆炸風(fēng)險(xiǎn)  220
8.2液氫生產(chǎn)和應(yīng)用時(shí)的靜電危險(xiǎn)  221
8.2.1液氫產(chǎn)生靜電的幾種形式  222
8.2.2常用的防靜電措施  222
8.3液氫安全操作規(guī)程  223
8.3.1液氫生產(chǎn)與使用操作  223
8.3.2液氫的轉(zhuǎn)注操作  224
8.3.3液氫的泄漏處理方法  225
8.4液氫裝備設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)布置要求  226
8.4.1液氫生產(chǎn)系統(tǒng)的配置  226
8.4.2管道及其附件的設(shè)計(jì)安裝  226
8.4.3低溫閥門的保養(yǎng)管理  227
8.4.4液氫儲(chǔ)存方面的考慮  227
8.4.5氫氣排放的要求  227
8.4.6輔助設(shè)施  228
參考文獻(xiàn)  230
第9章漿氫技術(shù)與應(yīng)用  232
9.1漿氫概述  232
9.1.1漿氫和膠氫  232
9.1.2漿氫的熱物理性質(zhì)  233
9.2漿氫的生產(chǎn)  235
9.2.1凍結(jié)-融化法生產(chǎn)漿氫  235
9.2.2噴淋法生產(chǎn)漿氫  236
9.2.3氦冷卻法生產(chǎn)漿氫  236
9.2.4螺旋推進(jìn)法生產(chǎn)漿氫  237
9.2.5磁制冷法生產(chǎn)漿氫  238
9.2.6漿氫生產(chǎn)方法的比較  239
9.2.7漿氫生產(chǎn)裝置  241
9.3漿氫的測(cè)量  242
9.3.1漿氫的密度測(cè)量  242
9.3.2漿氫的液位測(cè)量  243
9.3.3漿氫的流量測(cè)量  243
9.4漿氫的儲(chǔ)運(yùn)  243
9.4.1漿氫的儲(chǔ)存  243
9.4.2漿氫的輸送  244
9.5漿氫的應(yīng)用  245
9.5.1漿氫在火箭推進(jìn)劑中的應(yīng)用  245
9.5.2漿氫在超導(dǎo)儲(chǔ)能電力系統(tǒng)中的應(yīng)用  247
9.5.3漿氫在燃料電池交通工具中的應(yīng)用  248
參考文獻(xiàn)  249
附錄氫的基本熱物理性質(zhì)  250
附表1氫的基本性質(zhì)  250
附圖1氫的密度隨溫度與壓力變化圖  250
附圖2氫的定壓比熱容隨溫度與壓力變化圖  251
附表2標(biāo)準(zhǔn)氫的熱物性參數(shù)  251
附表3氫在不同壓力下的熱物性參數(shù)  252