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圖解氫能源

圖解氫能源

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9789577769992
李漢庭
世茂
2009年7月28日
80.00  元
HK$ 68
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* 叢書系列:科學視界
* 規格:平裝 / 160頁 / 14.8*21cm / 普級 / 單色印刷 / 初版
* 出版地:台灣


科學視界


自然科普 > 應用科學 > 核電/能源















自然界最輕最好的終極潔淨永續能源──氫能源

  面對溫室效應、氣候異常、油價飛漲、化石資源枯竭,21世紀社會將由「水-氫循環」取代「碳-二氧化碳循環」。

  利用天然氣、生質能、風力和核能發電廢熱等生產潔淨氫,以有機氫化物進行氫的儲存、供給與運輸等基礎建設技術,氫製作燃料電池,並建立氫高速公路或氫網路進行電能輸送,深入認識節能減碳的氫商機與未來的氫社會!

  你是否能想像在未來世界裡的汽車不用加汽油,奔走時不會排放廢氣,也沒有吵雜的引擎運轉聲音;都市裡看不到任何電線桿與電纜線,沙漠可變綠地,高山冰原任你隨起爐灶。這一切的景象已經不遠,因為只要有氫,我們可以利用燃料電池發電,並製造純水供沙漠地區民眾飲用。

  氫是宇宙初形成時最基本的原子,也是蘊藏量最豐富的元素,加上其能源密度極高,是未來潔淨能源技術裡的主角。本書從技術面、生活面、環境面以及永續發展等層面,深入淺出地帶領讀者了解氫能技術的未來發展趨勢與邁向氫循環社會所將遭遇的種種問題,如氫的取得、改質、儲藏及輸送等課題。豐富的圖表與數據資料使得本書更具有政策面的參考價值,是一本值得推薦的優良科普書籍。

作者簡介

市川 勝

  東京大學物理系化學科畢業,東京大學研究所物理系研究科化學專門博士修畢,物理博士。曾任(財團法人)相模中央化學研究所主任研究員,1986年任北海道大學觸媒研究所教授,3年後任北海道大學觸媒化學研究中心教授。2006年4月起為北海道大學榮譽教授。主要著作有:《平均觸媒與不平均觸媒入門》(合著,丸善出版)、《二氧化碳化學》(合著,共立出版)、《天然氣高度利用技術》(監修,NTS出版)等。

譯者簡介

李漢庭

  1979年生,國立海洋大學電機系畢業,自學日文小成。2003年開始從事翻譯,樂於在工作中吸收新知,涵蓋領域從電機專利文件乃至於常識、生活醫學、科技等,並有特殊造型與影像創作等方面的作品。譯作有:《冷知識,熱場面:連Google也瘋狂的有趣問題》、《安保徹的吃出免疫力:國際免疫權威的美、醫、食同源健康法》(以上如何出版)等。



第1章 氫是什麼?
1、與氫一同生活的「氫能源時代」
2、自然界中最輕的終極潔淨燃料──氫的物理性與功能
氫是最輕的氣體,也是產生水的「元素」
水和化石資源是「氫的搖籃」
液態氫和金屬氫
氫作為燃料的優越性和問題──氫是每單位質量含有能量最高的能源燃料
氫的安全性──氫的危險印象其實是「誤解」
溶解在金屬中的氫──氫會使鐵弱化
氫是酸的根本──質子是氫的原子核
3、氫從哪裡來?──宇宙的演化與氫的誕生
氫是宇宙大爆炸創造的第一個元素
氫的行星──木星及其同伴們
氫以水的狀態存在於地球──氫的搬運工「彗星」
4、氫是電與能量的搬運工──電能與可轉換的二次能源
5、氫是太陽的能量來源──氫原子核融合
專欄1 氫能源的大小
專欄2 氫引擎汽車的誕生
專欄3 氫的安全對策與安全技術開發
附錄1 單位換算(長度、面積、體積、質量)

第2章 人類的生活與能源消費的歷史
1、人類能源消費的演變──從碳時代到氫時代
2、與石油共生的社會與衍生問題
專欄4 對氫能源逐漸高漲的關切
專欄5 溫室效應與推廣氫社會的進程
附錄2 單位換算(壓力、功.能量.熱量)

第3章 與氫相逢──從煤氣燈到宇宙旅行
1、工業革命與氫應用的起點
2、氫與化學產業的啟動
3、氫氣飛船「興登堡號」
4、太空火箭與氫燃料
5、氫與IT產業──光纖與矽晶圓
6、碳-二氧化碳循環社會的極限與水-氫循環社會的發展
專欄6 什麼是可再生能源?
專欄7 氫是取之不盡、用之不竭的終極強力燃料──水會成為未來的煤

第4章 燃料電池與氫能源革命
1、燃料電池的特徵──以氫當作燃料的化學發電機
2、導入燃料電池技術造成的社會性效果
3、燃料電池的普及與經濟效果
4、推展燃料電池普及需面對的課題──降低鉑觸媒的成本
5、不需電線的氫社會生活──分散型無線社會
專欄8 電解水製造氫──法拉第的實驗
專欄9 實際驗證燃料電池原理的葛洛夫實驗
專欄10 各種家電產品燃料電池化

第5章 氫的取得方法
1、製氫技術的課題──生產潔淨氫
2、利用周遭的碳資源製氫
利用化石資源製氫
垃圾和家畜排泄物也能成為氫資源
煉油廠、焦煤及煉鋼產業等的大量潛在氫
氫的產量足以應付氫能源時代的需求嗎?
3、夢想中的甲烷直接改質法──從甲烷直接製氫與苯的MTB觸媒技術
4、利用可再生能源製氫
利用風力發電製造風力氫
使用太陽能的太陽能製氫技術
利用地熱能量
5、利用核能製氫
利用核子反應爐放熱製氫
6、氫的供給成本
專欄11 藉由生物氫發酵與甲烷發酵製氫
專欄12 利用太陽光從海水中製氫──夢想中的光半導體觸媒
專欄13 什麼是生質能?
專欄14 用之不盡的化石資源──「可燃的冰」甲烷水合物
專欄15 從家畜的排泄物裡能生產多少氫和塑膠原料?

第6章 氫社會的基礎建設技術──氫的儲存、運輸與供給
1、邁向氫社會,氫儲存及供給技術的推展
2、利用高壓氫或液態氫的氫儲存及運輸技術
3、使用金屬的氫儲存與供給──儲氫合金與金屬氫化物
4、有機氫化物技術──液態氫的儲存及供給材料
5、利用有機氫化物的加氫站
6、利用副產物氫的氫循環運輸系統
專欄16 利用奈米碳管的儲氫法
專欄17 有機氫化物帶來大量的氫與電力

第7章 與氫氣共同生活的21世紀氫社會
1、第二能源幹線「氫高速公路構想」
2、連結都市與地方聯繫的氫網路
3、再生型氫燃料電池的開發與應用
4、利用生物燃氣的地區能源自立化: [別海氫計畫]
5、利用氫運輸水的「沙漠綠化大作戰」
6、海洋風力發電製造的氫以油輪運輸
7、利用可再生能源的「夢想工業化學的二氧化碳固定化技術」

第8章 國際上推動氫社會的氫計畫
1、國際的氫應用計畫
北歐利用可再生能源來創造氫社會
美國的氫計畫
中歐的氫計畫
其他國家的相關氫計畫
2、日本邁向氫社會採取的行動
NEDO的WE-NET計畫
JHFC氫計畫
日本國內自治體的氫計畫動向
利用氫打造北方城鎮的「北海道氫計畫」
附錄3 物理常數與數量單位的字首

索引



前言

  大氣層內的二氧化碳濃度增加造成溫室效應,洪水或沙漠化等全球規模的異常氣候,以及化石資源枯竭或油價飛漲等,在在警示著人類的生存危機。時至今日,人們終於開始期待注目解決問題的王牌,那就是氫能源和氫社會。

  「氫」是最輕也最簡單的元素,燃燒殘留物只有水,是終極的潔淨燃料。只要有氫存在之處,就能製作燃料電池,進而利用手工生產的電能。如果利用「氫效用」來進行電能輸送,就有可能創造沒有高壓電纜的社會,以及各種無線家電製品。人類的生活肯定會因為導入氫能源而造成極大改變。

  從西元 2003年起,日本各家汽車製造商便開始販賣燃料電池汽車或氫引擎汽車。2005年,日本天然氣公司投入家庭用定置型燃料電池市場。其他甚至如行動電話、個人電腦的發展出現燃料電池化等,氫商機的運作已經在業界引起巨大的討論。對一般市民而言,氫能源或燃料電池已經逐漸成為隨處可見的存在了。

  為了取代有限的石油,人類正轉而積極追求可再生能源的技術開發,例如風力發電、太陽能利用、生質能源等新能源。從這些自然能源得到二氧化碳排放量為零的潔淨氫能,再加上煉油廠和煉鋼工業大量的氫副產物,發展氫社會所需的氫資源其實相當豐富。

  在氫能源的時代,產業或社會發展將可以更加長久。此外為了保護我們的「綠色地球」環境,將貴重的化石資源傳承到下一代,氫時代將可以負擔這項「新能源革命」的使命。

  本書一開始先探討氫在宇宙或地球中的存在情況,以及其基礎的性質或功能,乃至於人類與氫的相逢和產業上的利用情形等。利用天然氣、生物燃氣、甲烷水合物、風力發電或核能發電廢熱來生產潔淨氫的技術,或是利用有機氫化物進行氫貯藏與氫供給的基礎建設技術,還有活用氫或燃料電池,推展氫社會的氫高速公路構想或氫網路事業等,本書將會介紹這些嶄新的氫商機的結構,並針對具體範例來驗證它們的環保及經濟效果。氫能源利用一直是人類的「夢想」。前人曾說過,不只要「作夢」,更要「逐夢」。為了人類光明長久的未來,我們期待氫技術進步,並實現氫社會。

  若能藉由本書,使各位讀者了解氫的趣味性及優越性能,並且展望多方面利用氫能源的氫社會生活,有助於使氫能源更加普及與受人理解,這將是筆者的榮幸。

  最後在此誠摰感謝:在我執筆寫作本書的過程中,協助進行資料調查或搜尋的□見奈津子小姐,以及在編輯過程中提供協助的荒川八重子小姐,還有OHM出版社□文七先生的溫暖鼓勵與不變支持。





* 讀者評鑑等級:

4顆星
* 推薦人數:1,共有1位網友寫書評。
*

我要寫書評

1.
bluestudio
/ 台灣台北
2009.11.25看bluestudio的所有評論
評鑑等級:

4顆星
世茂的「科學視界」這套書幾乎都是以「圖解」作為書名,但是我讀完這本書,發現本書的圖表並不多。基於好奇,忍不住去查這本書的日文書名叫啥,原來本書日文書名為:「了解氫能源的書:氫社會與氫商業」。

當然,跟一般中文書相比,這本書是可以掛上「圖解」兩字來賣,但是以日本書的角度,這本書真不應該以「圖解」為名的。日文書要掛上「圖解」的話,那可是圖比文多呢!

本書先介紹氫,在談氫能源。因此前面的章節讀來很像化學課和地球科學課,但越到後面,講氫能源的章節,作者提出許多數據,讓有心理解氫能源的讀者能夠很具體的理解氫能源的優勢和劣勢。

由於是日本人所寫,因此本書篇幅中有不少介紹日本目前的研究成果。由於日本在替代能源上下了許多功夫(主要原因當然是日本是能源進口國家),因此理解日本的氫能源研究成果,很大一部分就理解目前世界主流的氫能源研究成果。

這本書對台灣讀者而言,最重要的概念是提出以氫為電容的概念,利用氫讓其成為目前許多產量並不穩定的永續能源電廠的電例儲存系統。這種概念如能進一步推廣,技術也成熟的話,永續能源就真的能找到能源市場上的利基點,人類的能源消耗來源也將更為多元。

最後還是要忍不住機婆一句:雖然書中強力推薦氫能源,甚至開始勾勒氫社會,但是氫能源目前實行上仍有許多困難,因此讀者閱讀時,一定要保持更客觀、更謹慎的角度來理解氫能源的過去、現在、和未來。





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