第1章 緒論 1
1.1 天然氣產業(yè)的發(fā)展方向與應用 1
1.1.1　天然氣在我國能源結構中的地位與前景 1
1.1.2　生物天然氣發(fā)展的戰(zhàn)略意義 2
1.1.3　碳中和下可再生能源制天然氣的發(fā)展機遇 3
1.2 國內外可再生能源制天然氣現(xiàn)狀 5
1.2.1　沼氣提純制生物天然氣現(xiàn)狀 5
1.2.2　可再生能源電力制天然氣 8
1.3 我國發(fā)展可再生能源制天然氣的意義 12
1.3.1　緩解天然氣供需矛盾，保障能源安全 12
1.3.2　保護生態(tài)環(huán)境，促進沼氣規(guī)�；�開發(fā) 14
1.3.3　促進可再生能源電力消納，助力能源健康發(fā)展 15
1.4 本章小結 16
參考文獻 17

第2章 生物質厭氧消化產沼氣技術研究 19
2.1 生物質厭氧消化概述 19
2.1.1　生物質資源概況 19
2.1.2　厭氧消化代謝過程 20
2.1.3　厭氧消化過程的影響因素 22
2.1.4　厭氧消化工藝發(fā)展 24
2.2 厭氧消化中微生物的工作原理 26
2.2.1　厭氧消化體系的微生物群落 26
2.2.2 厭氧消化微生物代謝的影響因素 36
2.3 厭氧消化產沼氣的工藝過程 39
2.3.1 理化性質隨負荷變化 39
2.3.2 生物炭和負載鐵生物炭對厭氧消化的影響 41
2.3.3 生物炭對厭氧消化的影響機制 48
2.4 本章小結 50
參考文獻 50

第3章 固體氧化物電解池技術開發(fā) 52
3.1 SOEC概述 52
3.1.1 SOEC基本原理和組成 53
3.1.2 SOEC電解的熱力學和其他基本概念 55
3.1.3 SOEC的分類 58
3.1.4 SOEC特點及應用 59
3.1.5 SOEC研究現(xiàn)狀 59
3.2 SOEC陽極材料 61
3.2.1 陽極材料的基本要求 61
3.2.2 陽極材料的種類 62
3.2.3 陽極材料的老化衰減 63
3.3 SOEC陰極材料 64
3.3.1 陰極材料的基本要求 64
3.3.2　陰極材料的種類 65
3.3.3　陰極材料的制備方法 66
3.3.4　陰極材料的老化衰減 67
3.4 SOEC電解質 68
3.4.1　電解質特性 68
3.4.2　電解質類型 69
3.4.3　電解質燒結 70
3.5 SOEC連接體 71
3.5.1　連接體及其分類 71
3.5.2　陶瓷連接體及其改性 72
3.5.3　金屬連接體及其改性 72
3.6 SOEC電芯及電池堆 73
3.6.1　SOEC分類 73
3.6.2　管式SOEC 74
3.6.3　平板式SOEC 75
3.6.4　扁管式SOEC 76
3.7 扁管式SOEC的研究 77
3.7.1　單體電池制備工藝 77
3.7.2　單體電池設計及優(yōu)化 78
3.7.3　單體電池的充電性能 78
3.7.4　電池堆的制備及優(yōu)化 79
3.8 本章小結 79
參考文獻 80

第4章 CO2催化甲烷化及反應機理研究 81
4.1 CO2催化甲烷化概述 81
4.1.1　CO2轉化與利用 81
4.1.2　CO2加氫甲烷化的意義 83
4.1.3　CO2加氫甲烷化反應過程面臨的問題與挑戰(zhàn) 84
4.2 CO2甲烷化機理與催化劑設計 85
4.2.1　CO2分子活化與轉移機理 85
4.2.2　CO2加氫制甲烷催化劑體系 86
4.2.3　硅酸鎳納米管催化劑 88
4.2.4 石墨烯插層Ni基催化劑 97
4.3 CO2甲烷化裝置與運行穩(wěn)定性 113
4.3.1 甲烷化裝置 113
4.3.2 甲烷化穩(wěn)定性 123
4.4 CO2甲烷化系統(tǒng)工藝優(yōu)化與能耗 125
4.4.1 甲烷化工藝 125
4.4.2 工藝優(yōu)化與能耗分析 132
4.5 本章小結 138
參考文獻 139

第5章 基于沼氣-SOEC的電制甲烷系統(tǒng)集成研究 141
5.1 沼氣-SOEC制甲烷整體集成方案 141
5.1.1 工藝流程 141
5.1.2 測試系統(tǒng) 142
5.1.3 集成方案設計 143
5.1.4 集成應用方案 147
5.2 可再生能源制生物天然氣能耗分析 148
5.3 可再生能源制生物天然氣經濟性分析 151
5.3.1 投資成本分析 151
5.3.2 投資收益邊界分析 154
5.4 可再生能源制天然氣的綜合效益 157
5.5 本章小結 158
參考文獻 159