前  言

氢是人类永恒的能源、人类未来的能源

为什么说氢是人类永恒的能源、人类未来的能源？是因为：

（1）氢及其同位素的资源丰富。每个水分子含有两个氢原子一个氧原子。相比氧化铁是“铁矿”，那么，水就是无穷的“氢矿”。而氢在使用后又复生成水。可见氢的量是无穷无尽的。我们知道地球的70%以上的表面都覆盖着水，人们不必像争夺分布极度不平衡的石油和煤那样去争夺水，由此我们也称氢为“和平能源”。大力发展“和平能源”是我国崛起的必然之路。

（2）氢很“容易”得到。只要有水和其他任何能源，甚至金属、化合物都能获得氢气。氢气是能源载体，所有的一次能源和能源载体都可以用来直接或间接生产氢气。所谓直接生产氢气，指与水反应制得氢气或直接裂解生成氢气,如天然气直接裂解生成氢气和碳。所谓间接生成氢气，是指先发电，再利用电解水制得氢气,或先制成含氢载体，如氨气、甲醇、乙醇等，再裂解它们制得氢气。氢气的制取方法很多，包括：热化学制氢、电化学制氢、微生物学制氢，等等。“易得”是氢的重要特点，如何制得氢气是本书的主要内容。

（3）氢能是无碳能源，是最环保的能源。无论你用什么方式使用氢气，其最终的产物都是水，是清洁的、无污染的水。氢在其生命周期中，不给环境留下一丁点CO2,氢是典型的无碳能源。

（4）氢气具有可储存性。它既可以以气态、液态的形式储存和输配，也可以以不饱和的氢的液体、固体及金属氧化物的形式进行储存和运输。

（5）氢是宇宙中最丰富的元素。构成宇宙的物质的元素中，大约占据宇宙质量的75%。地球之母——太阳，就是依靠氢的同位素氘和氚的聚合反应生成巨量的热和光，温暖着地球，照耀着地球。使用氢作为能源，就是回归宇宙法则，“替天行道”。

（6）氢是安全的能源。每种能源载体都有其物理/化学/技术性的特有的安全问题。氢在空气中的扩散能力很强，因此氢泄漏或燃烧时就很快地垂直上升到空气中并扩散。因为氢本身没有毒性及放射性，所以不可能有长期的未知范围的后续伤害。氢不会产生温室效应。现在已经有整套的氢安全传感及执行装置，可及时测定氢气的泄漏并采取措施，将事故消灭在萌芽状态，保证氢气使用安全。

通常，氢能产业链由制氢、储运和应用组成，制氢是完整的氢能产业链的第一环，非常重要，没有氢气，就无从谈起氢能产业。近年来，准备投入氢领域的投资人、企业家越来越多。他们的第一个问题往往就是氢气从哪里来？为了比较系统地回答这一问题，我们曾在2015年在化学工业出版社的支持下，出版了《氢气生产热化学利用》，介绍了工业化制氢方法及其氢能在内燃机、燃气轮机、锅炉、切割、焊接及环境保护等领域的应用，得到读者好评。为了适应最近投资人和企业家对氢气生产的深入了解，我们决定编写本书，不仅仅介绍工业化生产氢气，也介绍有潜力的无碳氢气（又称绿色氢气）生产，例如更接近产业化的风力制氢、生物质制氢。希望一方面满足新进入氢能领域的人士需要，另一方面切实推动无碳制氢发展。

起初，化学工业出版社就本书内容及作者已有部分安排，后由我继续执行。因为在已有的框架下完善，所以，有的章节似乎可以安排得更好些。

参与本书各章节撰写的作者都是制氢方面的教授、专家和亲历者，从专业出发承担相关章节编写，每章节的功劳和责任都分别属于作者自己。编者在此对各位作者表示诚挚的谢意。本书各章节的具体作者情况如下：

绪论（清华大学毛宗强）

第1章煤制氢（毛宗强）

第2章天然气制氢（清华大学骞伟中）

第3章石油制氢（北京华氢科技有限公司毛志明）

第4章可再生能源制氢(清华大学李十中、碗海鹰完成该章第423节；毛志明完成该章其余部分)

第5章太阳能光解水制氢（上海电力学院姚伟峰）

第6章生物质发酵制氢(中国农业大学刘志丹、司哺春、李嘉铭，中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院张家仁)

第7章生物质热化学制氢（华南理工大学余皓)

第8章核能制氢(清华大学张平)

第9章等离子体制氢（毛宗强）

第10章汽油、柴油制氢(陆军防化学院孙杰）

第11章醇类重整制氢（余皓)

第12章甘油重整制氢（余皓)

第13章甲酸分解制氢（余皓)

第14章氨气制氢（毛志明）

第15章烃类分解生成氢气和炭黑的制氢方法（毛志明）

第16章NaBH4制氢（毛志明）

第17章硫化氢分解制氢（毛志明）

第18章金属粉末制氢(毛志明）

第19章液氢（毛宗强）

第20章副产氢气的回收与净化(毛志明）

最后，编者借此机会感谢化学工业出版社的大力支持，特别是编辑的辛勤劳动，使得本书得以高质量完成。本书是从事氢能的教授、专家的集体编著的结晶，希望本书能对我国发展氢能有所贡v献。在编写过程中，编者力求论述准确、理论结合实际。由于水平有限，书中不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

2018年4月

于清华大学能科楼A座314室