第1章緒論1
1.1 能源利用歷史 1
1.2 能源的分類 2
1.3 能源消費狀況 3
1.4 能源的利用與轉(zhuǎn)化 4
1.5 化工在能源利用與轉(zhuǎn)化中的作用 5
思考題 6
參考文獻 6 第2章煤炭利用技術(shù)7
2.1 傳統(tǒng)煤炭利用技術(shù) 7
2.1.1 煤的形成與煤炭利用歷史 7
2.1.2 煤的基本物化特性與組成 8
2.1.3 煤炭燃燒與發(fā)電供熱 10
2.1.4 煤的熱解與焦化技術(shù) 12
2.2 煤制燃料技術(shù) 14
2.2.1 熱解制燃料 14
2.2.2 直接液化制燃料 16
2.2.3 煤炭氣化制燃料 18
2.3 煤制功能和能源材料技術(shù) 20
2.3.1 煤基碳量子點及應(yīng)用 20
2.3.2 煤基一維碳納米材料及應(yīng)用 20
2.3.3 煤基二維碳納米材料及應(yīng)用 21
2.3.4 煤基三維碳納米材料及應(yīng)用 22
2.4 煤制化學(xué)品技術(shù) 23
2.4.1 間接法制化學(xué)品 23
2.4.2 直接法制化學(xué)品 28
思考題 30
參考文獻 30 第3章石油煉制與化工32
3.1 石油及產(chǎn)品概述 32
3.1.1 石油的成因與物理性質(zhì) 32
3.1.2 石油的化學(xué)組成 34
3.1.3 石油產(chǎn)品 35
3.1.4 石油儲存、生產(chǎn)與消費 36
3.2 典型石油煉制工藝 37
3.2.1 物理分離過程 37
3.2.2 熱轉(zhuǎn)化過程 38
3.2.3 催化轉(zhuǎn)化過程 40
3.2.4 煉廠氣加工 43
3.3 石油基燃料與潤滑劑生產(chǎn) 45
3.3.1 石油基燃料類型與特性 45
3.3.2 石油基潤滑劑類型與特性 47
3.3.3 石油基燃料生產(chǎn)途徑 48
3.3.4 石油基潤滑劑生產(chǎn)途徑 49
3.4 石油基化工產(chǎn)品生產(chǎn) 50
3.4.1 以輕烯烴為原料 51
3.4.2 以輕芳烴為原料 53
3.4.3 以高級烷烴為原料 55
3.5 分子煉油 56
思考題 56
參考文獻 57 第4章天然氣轉(zhuǎn)化與利用58
4.1 天然氣概述 58
4.1.1 天然氣的形成與分布 58
4.1.2 天然氣的組成與性質(zhì) 60
4.1.3 天然氣的主要分類 60
4.1.4 天然氣的凈化與有價組分提取 63
4.1.5 天然氣化工利用現(xiàn)狀 65
4.2 天然氣制合成氣技術(shù) 66
4.2.1 甲烷水蒸氣重整 67
4.2.2 甲烷二氧化碳重整 68
4.2.3 天然氣部分氧化重整 69
4.3 天然氣間接化工轉(zhuǎn)化技術(shù) 71
4.3.1 天然氣制氫 71
4.3.2 天然氣制合成氨 72
4.3.3 天然氣制甲醇 73
4.3.4 天然氣制合成油 73
4.4 天然氣直接轉(zhuǎn)化技術(shù) 74
4.4.1 熱裂解制乙炔 74
4.4.2 氧化偶聯(lián)制烯烴 76
4.4.3 無氧芳構(gòu)化 78
思考題 80
參考文獻 80 第5章生物質(zhì)轉(zhuǎn)化與利用82
5.1 生物質(zhì)能源概述 82
5.1.1 生物質(zhì)與生態(tài)環(huán)境 82
5.1.2 生物質(zhì)的特性 83
5.1.3 生物質(zhì)能利用方式 85
5.2 生物質(zhì)制燃料技術(shù) 87
5.2.1 生物柴油制備 87
5.2.2 生物質(zhì)熱解技術(shù) 90
5.2.3 生物質(zhì)高壓液化技術(shù) 93
5.2.4 生物質(zhì)氣化技術(shù) 95
5.2.5 生物質(zhì)制氫技術(shù) 97
5.3 生物質(zhì)制化學(xué)品技術(shù) 100
5.3.1 生物油中提取化合物 100
5.3.2 生物質(zhì)甘油制備1,3-丙二醇 102
5.3.3 生物質(zhì)制備糠醛 103
5.3.4 生物質(zhì)制備乙酰丙酸 104
5.4 生物質(zhì)制材料技術(shù) 105
5.4.1 生物質(zhì)基聚乳酸 105
5.4.2 天然聚多糖及材料 106
5.4.3 木質(zhì)素及材料 108
5.4.4 生物質(zhì)納米材料 109
思考題 111
參考文獻 111 第6章儲能技術(shù)113
6.1 儲能技術(shù)概述 113
6.1.1 儲能基本概念 113
6.1.2 儲能的作用 114
6.1.3 儲能的分類 115
6.1.4 儲能現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) 118
6.1.5 未來儲能發(fā)展方向 119
6.2 電化學(xué)儲能技術(shù) 120
6.2.1 鋰離子電池技術(shù) 120
6.2.2 液流電池技術(shù) 125
6.2.3 其他電化學(xué)電池 129
6.2.4 常用電化學(xué)儲能對比 131
6.3 儲熱和儲氫技術(shù) 131
6.3.1 儲熱技術(shù) 131
6.3.2 儲氫技術(shù) 133
6.4 超級電容器技術(shù) 133
6.4.1 超級電容器的工作原理 133
6.4.2 超級電容器分類 135
6.4.3 雙電層電容器 135
6.4.4 贗電容電化學(xué)電容器 136
6.4.5 混合電容器 136
思考題 136
參考文獻 137 第7章燃料電池與氫能140
7.1 燃料電池概述 140
7.1.1 燃料電池的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 140
7.1.2 燃料電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 141
7.1.3 燃料電池的特點 142
7.2 燃料電池的分類 142
7.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池 143
7.2.2 堿性燃料電池 150
7.2.3 磷酸燃料電池 151
7.2.4 熔融碳酸鹽燃料電池 152
7.2.5 直接甲醇燃料電池 152
7.2.6 固體氧化物燃料電池 153
7.3 燃料電池的應(yīng)用 155
7.3.1 便攜式設(shè)備 155
7.3.2 固定電站 155
7.3.3 交通運輸 155
7.3.4 航天探索 155
7.3.5 軍事領(lǐng)域 155
7.4 氫能源 156
7.4.1 氫經(jīng)濟 156
7.4.2 氫的制取 156
7.4.3 氫的存儲 159
思考題 164
參考文獻 164 第8章太陽能轉(zhuǎn)化技術(shù)166
8.1 光熱轉(zhuǎn)化技術(shù) 166
8.1.1 太陽輻射能 166
8.1.2 太陽熱輻射傳熱過程 167
8.1.3 顯熱儲存 169
8.1.4 潛熱儲存 172
8.1.5 化學(xué)儲熱 174
8.2 太陽能電池 175
8.2.1 太陽能電池概述 175
8.2.2 硅基太陽能電池 177
8.2.3 化合物半導(dǎo)體電池 179
8.2.4 有機太陽能電池 180
8.2.5 染料敏化太陽能電池 182
8.2.6 鈣鈦礦太陽能電池 182
8.3 光催化制氫技術(shù) 184
8.3.1 光催化制氫原理 184
8.3.2 光催化制氫評價指標與裝置 185
8.3.3 光催化制氫反應(yīng)體系 186
8.3.4 光催化制氫材料 187
8.4 光催化CO2 還原技術(shù) 188
8.4.1 光催化CO2 還原原理 188
8.4.2 光催化CO2 還原反應(yīng)體系 189
8.4.3 光催化CO2 還原材料 190
思考題 191
參考文獻 191 第9章碳中和與CCUS技術(shù)192
9.1 碳中和背景 192
9.1.1 碳中和概念及全球氣候治理原則 192
9.1.2 中國的碳中和挑戰(zhàn)及意義 193
9.1.3 中國實現(xiàn)碳中和的路線 193
9.1.4 碳中和背景下的能源化工技術(shù)發(fā)展 194
9.2 CO2 減排技術(shù) 196
9.2.1 CO2 燃燒前捕集技術(shù) 196
9.2.2 CO2 燃燒后捕集技術(shù) 198
9.2.3 CO2 空氣捕集技術(shù) 199
9.3 CO2 的資源化利用 200
9.3.1 合成化學(xué)品技術(shù) 200
9.3.2 生物利用技術(shù) 204
9.3.3 二氧化碳礦化封存 206
思考題 209
參考文獻 209