在碳減排的大潮下，氫能受到廣泛關(guān)注。氫能產(chǎn)業(yè)鏈中各領(lǐng)域都會使用不同的材料，要求它們具有相應(yīng)的性能。氫能產(chǎn)業(yè)與材料密切相關(guān)，理解材料中的氫，掌握材料制備和性能調(diào)控技術(shù)決定著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
《氫能材料》第1、2章介紹了氫氣基本特性和氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的設(shè)備及相關(guān)材料。為了便于讀者理解氫與材料的相互作用，第3章特別介紹了金屬、陶瓷和有機(jī)物等材料中的氫溶入、氫狀態(tài)、氫行為以及對材料性能的影響。第4~8章介紹了氫氣制備、純化、儲存和輸運領(lǐng)域的相關(guān)材料。第9~14章介紹了燃料電池、加氫站、氫氣傳感器、氫冶金、氫安全等氫能應(yīng)用領(lǐng)域中的關(guān)鍵材料。本書不僅介紹了材料的設(shè)計和制備、性能表征和調(diào)控方法，而且介紹了一些關(guān)鍵材料的生產(chǎn)廠家、型號和特性、存在的問題和發(fā)展動態(tài)，可使讀者較全面和深入地認(rèn)識氫能相關(guān)材料。
本書可供能源、交通、石油、化工、電子、冶金、宇航等領(lǐng)域與氫能源使用和研究相關(guān)的學(xué)生、研究者、工程技術(shù)人員、科研管理人員參考使用。

1.內(nèi)容豐富——《氫能材料》是我國首部氫能材料方面的專著，按照氫能利用的流程制備-儲存-輸運-加注-應(yīng)用等過程中的關(guān)鍵材料，對各個過程中的材料進(jìn)行了全面闡述，包括研究進(jìn)展和關(guān)鍵材料的制備與應(yīng)用，內(nèi)容全面，覆蓋面廣。 2.作者行業(yè)影響力大——本書由北京大學(xué)李星國教授領(lǐng)銜編著，李教授長期從事材料與氫能的研究工作，組織的團(tuán)隊均為我國各個領(lǐng)域有積累的專家。 3.氫能相關(guān)材料——除了氫能關(guān)鍵過程中的材料外，還對研究中相關(guān)的材料，如材料中的氫，氫氣純化材料，臨氫材料，氫能傳感器材料，氫環(huán)境中的材料安全，氫能輔助材料等進(jìn)行了專門闡述，全景式闡述了氫能材料的現(xiàn)狀、應(yīng)用與發(fā)展，可參考性強(qiáng)。

能源的使用歷經(jīng)三次革命。第一次以蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用為代表，第二次以內(nèi)燃機(jī)和電的發(fā)明及應(yīng)用為代表，這兩次能源革命都是以煤炭、石油和天然氣等化石能源為主。第三次則是以風(fēng)、光發(fā)電為主的綠色新能源的開發(fā)和應(yīng)用，逐步實現(xiàn)“非化石能源對化石能源的替代”。化石燃料作為傳統(tǒng)能源，問題已經(jīng)浮現(xiàn)，二氧化碳排放激增，極端天氣也越來越多，由此引發(fā)了第三次能源革命。第三次能源革命的關(guān)鍵是清潔能源、儲能、智能化。氫能作為一種熱值高、污染小、可由水制取、資源豐富的清潔能源，在“雙碳”目標(biāo)大背景下，為各行業(yè)脫碳提供了重要途徑，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉春徒鉀Q3E（能源安全、環(huán)境清潔和經(jīng)濟(jì)成長）問題的新途徑。
人類能源使用從木炭、煤炭、重油、輕油逐漸變遷到甲烷和氫氣，變化特點是這些碳?xì)浠衔镏刑荚絹碓缴?、氫越來越多，終極階段是純氫。氫氣具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，有電的地方就能用氫，有碳減排的地方就有氫能應(yīng)用的機(jī)會。氫能利用可以獲得其他技術(shù)難以獲得的效果，如氫儲能是長周期、大規(guī)?？稍偕茉吹淖罴褍δ芊绞?，可再生能源制成氫能之后能儲存任何期限，可以應(yīng)對以周、月、季和年為單位的用電負(fù)荷周期性變化。目前氫能的應(yīng)用已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)能源的各個方面，主要應(yīng)用在交通和工業(yè)領(lǐng)域，同時，氫能在建筑、發(fā)電、軍事等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
雖然氫能發(fā)展還面臨著成本高、技術(shù)不成熟、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱等諸多問題，氫能發(fā)展也因此受到很多質(zhì)疑，但是有以下多個重要的原因勢必推動氫能的發(fā)展：①化石資源的枯竭；②環(huán)境污染和CO2減排；③大規(guī)模能源儲運的需求；④可再生能源直接制氫；⑤方便合成氨、甲醇等其他燃料；⑥優(yōu)異的還原特性。
為了建立一個以氫為基礎(chǔ)的能源社會，需要解決以下問題：①大規(guī)模低成本制氫方法的開發(fā)和相關(guān)一次能源的確保；②建立安全的氫的制取、運輸、儲藏、供給網(wǎng)絡(luò)；③開發(fā)各種高效利用氫的應(yīng)用領(lǐng)域和市場；④確保構(gòu)成氫能系統(tǒng)的金屬、陶瓷和高分子等關(guān)鍵材料的資源及相應(yīng)制造方法；⑤氫-材料相互作用中的基礎(chǔ)現(xiàn)象、機(jī)理和調(diào)控方法；⑥推進(jìn)社會對氫能的認(rèn)知，解決能源系統(tǒng)變更對應(yīng)的各種問題。這其中有兩項都與材料相關(guān)。
氫能產(chǎn)業(yè)的開發(fā)需要考慮近期、中期和遠(yuǎn)期的不同目標(biāo)，需要一步一步走，先易后難。不同地區(qū)氫能發(fā)展要結(jié)合各地區(qū)的資源和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，不同企業(yè)發(fā)展氫能也要考慮各企業(yè)的基礎(chǔ)和技術(shù)優(yōu)勢，確定最佳發(fā)展方向。成本是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大瓶頸，決定了氫能產(chǎn)業(yè)能做多大，能走多遠(yuǎn)，也可倒推相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步。近期氫能產(chǎn)業(yè)急需解決發(fā)電成本和制氫成本問題，低成本、高能量轉(zhuǎn)化的電解水制氫技術(shù)和設(shè)備開發(fā)的發(fā)展很快，已經(jīng)逐步形成產(chǎn)業(yè)。以氫燃料電池為核心的產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前雖然艱難，但是氫燃料電池是一個革命式的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，隨著燃料電池制備成本的降低，該技術(shù)會被產(chǎn)業(yè)所接受，并能獲得廣泛應(yīng)用，是一個值得持續(xù)開發(fā)的方向。不論是電解槽還是燃料電池，材料都是其中的核心技術(shù)。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的制氫、氫分離、儲氫、輸運、應(yīng)用等各個領(lǐng)域都會用到不同的材料，要求它們具有相應(yīng)的特殊性能。這些材料所涉及的性能和性質(zhì)包括機(jī)械與力學(xué)、化學(xué)腐蝕、催化活性、氫擴(kuò)散、氣密性、疏水性、氫脆、電傳導(dǎo)、熱傳遞等，不同環(huán)境下使用時需要考慮高溫、低溫、氣氛、濕度等的影響，在安全性上還需要考慮材料的耐高壓性能、氫氣泄漏、氫脆等問題。氫能產(chǎn)業(yè)與材料密切相關(guān)，理解氫與材料的相互作用，掌握材料制備和性能調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)在很大程度上決定著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前國內(nèi)介紹氫能材料的專業(yè)書籍稀缺，我們很榮幸受化學(xué)工業(yè)出版社袁海燕編輯之約撰寫此書，也很感謝袁海燕編輯給予我們這個機(jī)會。如果本書能夠有助于讀者對氫能產(chǎn)業(yè)鏈中材料的了解，能為廣大的讀者提供有益信息，我們將感到十分欣慰。
本書各章作者如下：
第1章李星國（北京大學(xué)）、杜軍釗（北京華勝信安電子科技發(fā)展有限公司）
第2章宋固、李晨曦和許牧遠(yuǎn)（中國船舶集團(tuán)有限公司綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院）
第3章李星國（北京大學(xué)）
第4章王騰（美國特拉華大學(xué)）
第5章李星國（北京大學(xué)）、李栓（有研稀土新材料股份有限公司）
第6章鄧安強(qiáng)（寧夏大學(xué)）
第7章劉志亮（哈爾濱工程大學(xué)）
第8章解秀波（煙臺大學(xué)）
第9章鄭捷（北京大學(xué)）
第10章王秋實、趙文靜和何廣利（北京低碳清潔能源研究院）
第11章陳均（中國工程物理研究院材料研究所）
第12章李星國（北京大學(xué)） 
第13章時雨（北京大學(xué)分子工程蘇南研究院）
第14章李星國（北京大學(xué)）
本書撰寫非常感謝北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院新能源與納米材料實驗室的余洪蒽、謝澤威、庫爾邦尼沙、靳汝湄、林友宇、楊少鐳、蔣宇飛、胡朝元、馮兆路等同學(xué)的幫助，尤其感謝包鋼鋼聯(lián)股份有限公司技術(shù)中心的彭澤清工程師和廈門大學(xué)的王琳琳同學(xué)在資料整理方面的幫助。另外，感謝化學(xué)工業(yè)出版社袁海燕編輯的幫助，感謝家人的支持。
由于作者編寫水平和時間有限，書中難免有疏漏和不妥之處，還請讀者予以批評指正。

編著者
2023年12月10日

第1章　氫氣的基本特性 1
1.1　氫的形成、存在和發(fā)現(xiàn) 1
1.1.1　氫在宇宙中的分布 1
1.1.2　氫氣的發(fā)現(xiàn) 4
1.2　氫原子及同位素 6
1.2.1　氫原子 6
1.2.2　氫的同位素 7
1.2.3　核聚變反應(yīng)的原理 9
1.3　氫分子的結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì) 13
1.3.1　H2 的結(jié)構(gòu) 13
1.3.2　H2 的核自旋異構(gòu)體 14
1.3.3　氣態(tài)氫氣 15
1.3.4　氣體方程 18
1.3.5　液態(tài)氫和固態(tài)氫 21
1.3.6　金屬氫 22
1.4　氫的化學(xué)性質(zhì) 23
1.4.1　氫原子的電子結(jié)構(gòu)和成鍵特征 23
1.4.2　氫的化學(xué)反應(yīng) 24
1.4.3　氫化物 27
1.5　氫氣的能量 32
1.5.1　氫氣的高熱值和低熱值 32
1.5.2　與液態(tài)燃料的比較 35
1.5.3　世界各國對氫氣能量的研究動態(tài) 37
1.5.4　推動氫能發(fā)展的四個因素 40
1.6　氫氣與材料的相關(guān)性 41
1.6.1　制氫新材料 42
1.6.2　氫氣分離和提純新材料 43
1.6.3　氫氣儲運新材料 44
1.6.4　氫能利用領(lǐng)域的新材料 46
參考文獻(xiàn) 48

第2章　氫能產(chǎn)業(yè)裝備與材料 50
2.1　氫能主要應(yīng)用場景 50
2.1.1　工業(yè) 50
2.1.2　交通 52
2.1.3　發(fā)電 54
2.1.4　建筑 55
2.2　裝備與材料 56
2.2.1　制氫領(lǐng)域 56
2.2.2　氫儲運領(lǐng)域 73
2.2.3　氫加注領(lǐng)域 79
2.2.4　氫能應(yīng)用領(lǐng)域 85
參考文獻(xiàn) 93

第3章　材料中的氫 94
3.1　金屬中的氫 95
3.1.1　氫進(jìn)入金屬的過程和在金屬中的狀態(tài) 95
3.1.2　氫在金屬中的固溶位置 97
3.1.3　金屬中的氫固溶度 101
3.1.4　金屬中的氫固溶焓 105
3.1.5　金屬-氫相圖 106
3.1.6　氫在金屬中的擴(kuò)散 108
3.1.7　充氫和氫氣的檢測方法 113
3.1.8　氫對金屬性能的影響 118
3.2　陶瓷中的氫 119
3.2.1　氫在陶瓷中的侵入和擴(kuò)散 119
3.2.2　質(zhì)子傳導(dǎo)陶瓷材料 120
3.2.3　氧化物質(zhì)子傳導(dǎo)機(jī)制 122
3.2.4　質(zhì)子陷阱 124
3.2.5　質(zhì)子陶瓷燃料電池 125
3.3　有機(jī)材料中的氫 127
3.3.1　聚合物膜的氫氣滲透 127
3.3.2　氫燃料電池質(zhì)子交換膜 129
3.3.3　PEM 的種類和質(zhì)子傳遞機(jī)理 134
3.3.4　PEM 存在的問題 139
3.3.5　有機(jī)液體儲氫 141
參考文獻(xiàn) 142

第4章　氫氣制備中的材料 146
4.1　甲烷重整或分解制氫中的材料 146
4.1.1　甲烷的蒸汽重整反應(yīng) 146
4.1.2　甲烷的催化分解 152
4.2　電解水制氫中的材料 155
4.2.1　堿性電解池 155
4.2.2　質(zhì)子交換膜電解池 155
4.2.3　氫氧根交換膜電解池 164
4.3　生物質(zhì)制氫中的材料 172
4.3.1　生物質(zhì)通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制氫 172
4.3.2　生物發(fā)酵制氫的過程與材料 175
4.4　光電化學(xué)池水分解 176
4.4.1　光電化學(xué)池水分解的基本過程 176
4.4.2　用于光電化學(xué)池水分解的金屬氧化物光電極 178
4.5　太陽能熱化學(xué)制氫中的材料 185
參考文獻(xiàn) 187

第5章　氫氣分離及相關(guān)材料 198
5.1　氫氣分離與純化 198
5.1.1　氫氣應(yīng)用的兩種形式——混氫和純氫 198
5.1.2　不同制氫方法的含氫量 199
5.1.3　不同應(yīng)用場合對氫的要求 200
5.2　氫氣的過濾及過濾材料 203
5.2.1　氣體的過濾 203
5.2.2　氣體過濾機(jī)理 203
5.2.3　氫氣過濾材料 204
5.3　氫氣純化方法 211
5.3.1　純化方法的種類 211
5.3.2　溶液吸收法 213
5.3.3　催化反應(yīng)法 215
5.3.4　低溫分離法 216
5.3.5　吸附法（選擇吸附法） 216
5.3.6　膜分離法 219
5.3.7　金屬氫化物分離法 220
5.3.8　幾種氫氣分離方法的比較 220
5.4　變壓吸附法原理和工藝 223
5.4.1　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 224
5.4.2　吸附現(xiàn)象與PSA 原理 225
5.4.3　變壓吸附法的工藝 227
5.4.4　多床變壓吸附法 228
5.5　吸附劑材料 230
5.5.1　選擇性吸附機(jī)理 231
5.5.2　吸附劑的種類 232
5.5.3　活性炭 234
5.5.4　分子篩（沸石） 240
5.5.5　硅膠 251
5.5.6　活性氧化鋁 255
5.5.7　金屬有機(jī)框架化合物吸附劑 259
5.5.8　不同吸附劑的性能比較 262
5.5.9　吸附劑再生及在低溫和中溫下的變壓吸附 264
5.6　氫氣的膜分離及材料 271
5.6.1　膜分離種類和機(jī)理 271
5.6.2　金屬（合金）膜 276
5.6.3　無機(jī)非金屬膜 286
5.6.4　有機(jī)膜 289
5.6.5　多層復(fù)合膜氫分離 294
5.6.6　多種氫分離膜的比較 295
5.7　金屬氫化物純化法 296
5.8　氫氣同位素分離 298
5.8.1　氫同位素的特性 298
5.8.2　氫同位素的分離濃縮 300
5.8.3　常見的氫同位素的分離方法 302
5.8.4　氫同位素分離材料 304
5.8.5　核聚變和氚的回收 314
參考文獻(xiàn) 319

第6章　儲氫材料 323
6.1　物理吸附儲氫材料 324
6.1.1　碳基材料 325
6.1.2　金屬有機(jī)框架材料 327
6.1.3　共價有機(jī)框架材料 330
6.1.4　多孔有機(jī)聚合物材料 330
6.1.5　沸石 331
6.2　金屬儲氫材料 332
6.2.1　稀土系儲氫材料 334
6.2.2　Mg 系儲氫材料 339
6.2.3　Ti 系儲氫材料 343
6.2.4　V 基固溶體系儲氫材料 350
6.2.5　Zr 系儲氫材料 354
6.3　無機(jī)非金屬儲氫材料 357
6.3.1　金屬鋁氫化物 359
6.3.2　金屬硼氫化物 363
6.3.3　金屬氮氫化物 366
6.3.4　氨硼烷儲氫材料 370
6.4　液態(tài)有機(jī)氫載體 374
6.4.1　液態(tài)有機(jī)氫載體概述 374
6.4.2　液態(tài)有機(jī)氫載體研究現(xiàn)狀 377
6.5　其他儲氫材料（技術(shù)） 381
6.5.1　高熵合金儲氫 381
6.5.2　液氨 386
6.5.3　水合物儲氫技術(shù) 391
6.5.4　玻璃微球儲氫材料 395
6.5.5　地下儲氫 399
參考文獻(xiàn) 403

第7章　高壓氫氣容器、管道及材料 414
7.1　氫氣壓縮特性和密度變化 414
7.1.1　概述 414
7.1.2　氫氣壓縮特性 414
7.1.3　氫氣壓縮過程的密度變化 416
7.2　工業(yè)氫氣鋼瓶 420
7.2.1　概述 420
7.2.2　結(jié)構(gòu)、材料及發(fā)展現(xiàn)狀 420
7.3　道路輸氫設(shè)備 422
7.3.1　概述 422
7.3.2　分類 423
7.3.3　氣瓶材料 425
7.3.4　道路輸氫的安全性分析 430
7.4　大型高壓儲氫罐 431
7.4.1　概述 431
7.4.2　單層鋼質(zhì)高壓儲氫罐 432
7.4.3　多層鋼質(zhì)高壓儲氫罐 433
7.5　高壓輸氫管道 437
7.5.1　概述 437
7.5.2　分類及用途 437
7.5.3　管道材料 438
7.5.4　各國建設(shè)情況及技術(shù)水平 441
7.6　車載高壓鋼瓶 444
7.6.1　概述 444
7.6.2　全金屬儲罐（Ⅰ型） 444
7.6.3　金屬內(nèi)膽纖維環(huán)向纏繞儲罐（Ⅱ型） 445
7.6.4　金屬內(nèi)膽纖維全纏繞儲罐（Ⅲ型） 445
7.6.5　非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞儲罐（Ⅳ型） 447
7.6.6　全復(fù)合材料的無內(nèi)膽儲罐（V 型） 451
參考文獻(xiàn) 452

第8章　液氫容器和設(shè)備及關(guān)鍵材料 453
8.1　液態(tài)氫的生產(chǎn) 453
8.1.1　Linde-Hampson 效應(yīng) 453
8.1.2　Claude 循環(huán) 454
8.1.3　布雷頓循環(huán) 456
8.1.4　正-仲氫轉(zhuǎn)化 456
8.1.5　液化的效率和現(xiàn)在的生產(chǎn)水平 458
8.2　液氫容器及相關(guān)材料 459
8.2.1　液氫容器類型 459
8.2.2　液氫容器材料 461
8.2.3　液氫容器應(yīng)用場景 464
8.3　液氫泵及關(guān)鍵材料 467
8.3.1　液氫泵概述 467
8.3.2　液氫泵熱力學(xué)充填模型 468
8.3.3　液氫泵關(guān)鍵材料 470
8.4　液氫閥門、儀表及相關(guān)材料 471
8.4.1　液氫閥門及相關(guān)材料 471
8.4.2　液氫儀表及相關(guān)材料 475
8.5　其他相關(guān)材料 478
參考文獻(xiàn) 479

第9章　燃料電池中的材料 481
9.1　燃料電池簡介 481
9.1.1　工作原理及發(fā)展歷史 481
9.1.2　燃料電池的分類 484
9.1.3　燃料電池的基本構(gòu)造 490
9.1.4　燃料電池系統(tǒng)及其應(yīng)用 492
9.1.5　燃料電池中的材料 495
9.2　中低溫燃料電池中的電解質(zhì)材料 496
9.2.1　質(zhì)子交換膜 496
9.2.2　高溫質(zhì)子交換膜 501
9.2.3　DMFC 中的質(zhì)子交換膜 504
9.2.4　AFC 中的電解質(zhì) 509
9.2.5　電極和電催化劑 514
9.3　氣體擴(kuò)散層 526
9.4　雙極板 529
9.4.1　雙極板材料 529
9.4.2　雙極板的流場設(shè)計 533
9.5　固體氧化物燃料電池中的材料 535
9.5.1　固體氧化物電解質(zhì) 535
9.5.2　電極 539
參考文獻(xiàn) 542

第10章　加氫站中的關(guān)鍵設(shè)備材料 544
10.1　加氫站概述 544
10.2　隔膜壓縮機(jī) 548
10.2.1　膜片材料 551
10.2.2　柱塞系統(tǒng)材料 558
10.2.3　螺栓材料 563
10.2.4　氣缸以及配氣盤材料 569
10.2.5　密封材料 572
10.3　加氫機(jī) 582
10.3.1　閥門材料 585
10.3.2　加氫機(jī)軟管材料 593
10.4　加氫站高壓管路材料 596
10.5　加氫站的儲罐材料 599
10.5.1　加氫站中氣態(tài)氫儲罐材料 600
10.5.2　加氫站中液態(tài)氫儲罐材料 602
10.6　本章總結(jié) 605
參考文獻(xiàn) 606

第11章　氫氣傳感器材料 609
11.1　氫氣傳感器基本原理、敏感材料及種類 609
11.1.1　氫氣傳感器基本原理 609
11.1.2　氫氣傳感器敏感材料 609
11.1.3　氫氣傳感器的種類 610
11.2　半導(dǎo)體型氫氣傳感器 612
11.2.1　傳感器原理和結(jié)構(gòu) 612
11.2.2　敏感材料及發(fā)展現(xiàn)狀 613
11.3　催化型傳感器 618
11.3.1　傳感器原理和結(jié)構(gòu) 618
11.3.2　敏感材料及發(fā)展現(xiàn)狀 618
11.4　電化學(xué)型傳感器 619
11.4.1　傳感器原理和結(jié)構(gòu) 619
11.4.2　敏感材料及發(fā)展現(xiàn)狀 620
11.5　熱導(dǎo)型氫氣傳感器 621
11.6　光學(xué)型傳感器 621
11.6.1　傳感器原理和結(jié)構(gòu) 621
11.6.2　敏感材料及發(fā)展現(xiàn)狀 624
11.7　聲學(xué)型傳感器 637
參考文獻(xiàn) 638

第12章　氫冶金和氫還原 645
12.1　氫冶金的發(fā)展 645
12.2　直接還原鐵 648
12.2.1　氫氣直接還原鐵 648
12.2.2　氣基直接還原鐵工藝 650
12.3　直接還原鐵的機(jī)理和特點 656
12.3.1　氫基豎爐內(nèi)主要反應(yīng) 656
12.3.2　氫還原鐵的特點 656
12.3.3　直接還原鐵成品的性能分析 658
12.4　常規(guī)高爐的氫冶金 660
12.4.1　高爐富氫冶煉技術(shù)開發(fā) 660
12.4.2　高爐氫冶金 661
12.4.3　混氫冶金和全氫冶金 662
12.4.4　熔鹽中的直接還原 664
12.5　氫還原熱力學(xué)和動力學(xué) 665
12.5.1　O2 分壓和H2 O 分壓的影響 665
12.5.2　氫直接還原熱力學(xué) 667
12.5.3　CO 或H2 還原的區(qū)別 671
12.5.4　氫還原和鐵的形成過程 673
12.6　氫等離子體還原 676
12.6.1　兩種還原模式 676
12.6.2　氫等離子體熔煉還原 678
12.6.3　微波輔助低溫氫等離子體 681
12.7　有色金屬氧化物的氫直接還原 683
12.7.1　氧化鎢還原 683
12.7.2　氧化鉬還原 684
12.7.3　鎳氧化物還原 685
12.7.4　稀有金屬氧化物 686
12.7.5　氫輔助鎂熱還原TiO2  687
12.7.6　氫等離子體在金屬氧化物還原中的應(yīng)用 689
12.8　氫冶金的研究動態(tài) 690
12.8.1　日本和韓國 692
12.8.2　歐洲 694
12.8.3　美國 695
12.8.4　中國 696
12.8.5　氫冶金的發(fā)展和面臨的問題 698
12.9　氫氣在其他材料制備領(lǐng)域的應(yīng)用 699
12.9.1　氫氣氛下材料熱處理和燒結(jié) 699
12.9.2　超高純多晶硅的制備 702
12.9.3　氫致金屬非晶化 704
12.9.4　氫致歧化和HDDR 706
參考文獻(xiàn) 710

第13章　其他與氫相關(guān)材料 716
13.1　生物學(xué)氫材料 716
13.1.1　生物醫(yī)學(xué) 716
13.1.2　農(nóng)學(xué) 723
13.2　保健相關(guān)氫材料 724
13.2.1　水素水（富氫水） 724
13.2.2　吸氫機(jī) 725
13.2.3　其他類型氫產(chǎn)品 726
13.3　軍用含能材料 726
13.3.1　三氫化鋁 727
13.3.2　鎂基儲氫材料 731
13.3.3　其他儲氫材料 732
參考文獻(xiàn) 732

第14章　氫環(huán)境下的材料安全 735
14.1　臨氫材料的安全問題 735
14.1.1　氫氣的安全性 735
14.1.2　材料的安全性 737
14.2　材料機(jī)械性能和破壞 738
14.2.1　材料的變形和斷裂破壞 738
14.2.2　磨損、時效、蠕變和疲勞破壞 739
14.3　腐蝕引起的破壞 741
14.3.1　根據(jù)腐蝕機(jī)理分類 741
14.3.2　根據(jù)腐蝕形態(tài)分類 742
14.3.3　氫損傷 744
14.4　材料的氫脆 748
14.4.1　氫脆現(xiàn)象 748
14.4.2　氫脆的種類 749
14.4.3　氫在金屬中的存在狀態(tài) 751
14.4.4　氫脆機(jī)理 754
14.4.5　不同材料的氫脆 758
14.4.6　常涉及氫脆的一些場合 775
14.4.7　氫脆的預(yù)防 777
14.5　氫氣泄漏和密封材料 778
14.5.1　高壓氫氣泄漏 779
14.5.2　氫氣泄漏與密封材料損壞 780
14.5.3　密封材料 782
14.5.4　氣密性的檢測方法 787
14.6　高壓氫氣與材料破壞 788
14.6.1　一般工業(yè)鋼瓶 788
14.6.2　高壓氫氣復(fù)合容器 789
14.6.3　高壓儲氫容器的安全檢測 791
14.7　液態(tài)氫氣與材料低溫冷脆 793
14.7.1　液態(tài)氫氣及安全 793
14.7.2　冷卻氫氣的特性 795
14.7.3　材料的低溫冷脆 796
14.7.4　液氫使用時的材料選擇 799
14.8　儲氫材料的安全問題 799
14.8.1　金屬氫化物的著火和燃燒 799
14.8.2　粉塵爆炸的危險性 800
14.8.3　高溫引起的高壓 802
參考文獻(xiàn) 802