第 1章 引 言1 1.1 氫能的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)2 1.1.1 能源與環(huán)境2 1.1.2 氫能應用前景.3 1.2 氫能利用對新材料的需求.4 1.2.1 氫氣制取4 1.2.2 氫氣分離與純化5 1.2.3 氫氣儲存6 1.2.4 氫能應用7 1.3 面向未來能源戰(zhàn)略需求發(fā)展氫能.7 參考文獻9 第 2章 制氫用新材料11 2.1 電催化.13 2.1.1 基本原理與設計13 2.1.2 金屬基電催化材料16 2.1.3 非金屬基電催化材料.46 2.1.4 單原子電催化劑50 2.2 光電化學催化. 54 2.2.1 基本原理與設計 54 2.2.2 單結光電化學材料與性能 62 2.2.3 多結光電化學材料與性能 78 2.3 其他催化方法. 89 2.3.1 光催化. 89 2.3.2 熱催化與光熱催化 95 2.4 其他制氫方法. 98 2.4.1 化石燃料制氫. 98 2.4.2 生物質制氫 102 2.5 本章小結 105 參考文獻 108 第3 章 氫氣分離與提純用新材料. 127 3.1 氫氣分離膜簡介 129 3.2 二維材料在氫氣分離中的應用 132 3.2.1 二維納米片膜. 133 3.2.2 層狀結構膜 136 3.3 金屬有機框架材料在氫氣分離中的應用. 152 3.3.1 金屬有機框架膜的制備 153 3.3.2 金屬有機框架膜的優(yōu)化 157 3.3.3 金屬有機框架膜的主要問題與解決思路 167 3.3.4 金屬有機框架材料在氫同位素分離中的應用. 173 3.4 本章小結 181 參考文獻 182 第4 章 儲氫新材料 189 4.1 金屬氫化物 191 4.1.1 鎂基合金 194 4.1.2 過渡金屬鈦/ 鋯/ 釩基合金 200 4.1.3 稀土基合金 203 4.2 配位氫化物 206 4.2.1 金屬鋁氫化物. 206 4.2.2 金屬硼氫化物. 209 4.2.3 金屬氮氫化物. 211 4.2.4 氨硼烷. 214 4.3 有機化合物 216 4.3.1 液體有機氫化物 216 4.3.2 金屬有機框架化合物. 219 4.3.3 共價有機框架化合物. 223 4.3.4 多孔聚合物 225 4.4 碳基材料 228 4.4.1 超級活性炭 229 4.4.2 碳納米纖維 230 4.4.3 碳納米管 232 4.4.4 石墨烯. 234 4.5 其他儲氫材料. 237 4.5.1 籠形水合物 237 4.5.2 中空玻璃微球. 239 4.5.3 沸石. 240 4.6 本章小結 242 參考文獻 243 第5 章 氫能轉換中的新材料 253 5.1 燃料電池中的新材料 255 5.1.1 基本原理與設計 255 5.1.2 電解質材料 262 5.1.3 電極及催化材料 268 5.1.4 電解質隔膜材料 293 5.1.5 雙極板材料 297 5.2 氫能的主要應用場景 301 5.2.1 傳統(tǒng)應用-氫作為原料 301 5.2.2 新興應用-能量轉換 302 5.3 本章小結 305 參考文獻 308 第6 章 總結與展望 313 6.1 氫能利用的進展 314 6.2 氫能利用中新材料的發(fā)展趨勢 316 6.2.1 制氫環(huán)節(jié) 316 6.2.2 儲氫環(huán)節(jié) 318 6.2.3 用氫環(huán)節(jié) 320 6.3 氫能與太陽能結合. 320 參考文獻 324 縮略語表 325