| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| Abstract | 第9-12页 |
| 1 绪论 | 第17-46页 |
| 1.1 引言 | 第17-21页 |
| 1.2 制氢方法概述 | 第21-30页 |
| 1.2.1 化石燃料制氢 | 第21-22页 |
| 1.2.2 生物质制氢 | 第22-23页 |
| 1.2.3 水制氢 | 第23-28页 |
| 1.2.4 其他制氢方法 | 第28-30页 |
| 1.3 热化学硫碘循环水分解制氢 | 第30-44页 |
| 1.3.1 Bunsen反应单元 | 第31-37页 |
| 1.3.2 HI分解单元 | 第37-39页 |
| 1.3.3 H_2SO_4分解单元 | 第39-41页 |
| 1.3.4 系统设计优化 | 第41-44页 |
| 1.4 本文研究内容 | 第44-46页 |
| 2 实验系统及方法 | 第46-58页 |
| 2.1 传统Bunsen反应实验系统 | 第46-47页 |
| 2.2 电化学Bunsen反应实验系统 | 第47-49页 |
| 2.3 电池平衡电势测量实验系统 | 第49-50页 |
| 2.4 电极反应机理特性实验系统 | 第50-53页 |
| 2.4.1 循环伏安法测量电极反应 | 第50-52页 |
| 2.4.2 电化学阻抗法测量电极反应 | 第52-53页 |
| 2.5 溶液组分分析测定方法 | 第53-55页 |
| 2.5.1 电位滴定法 | 第53-55页 |
| 2.5.2 离子色谱法 | 第55页 |
| 2.6 质子交换膜微观表征方法 | 第55-56页 |
| 2.7 化学试剂及实验仪器 | 第56-58页 |
| 3 传统Bunsen反应动力学过程和热力学平衡研究 | 第58-69页 |
| 3.1 引言 | 第58页 |
| 3.2 初始HI和温度对Bunsen反应动力学过程的影响 | 第58-64页 |
| 3.2.1 H_2SO_4相 | 第58-62页 |
| 3.2.2 HIx相 | 第62-64页 |
| 3.2.3 初始HI量的合理范围 | 第64页 |
| 3.3 Bunsen反应的热力学平衡分析 | 第64-68页 |
| 3.3.1 液-液相平衡分离特性 | 第64-67页 |
| 3.3.2 SO_2平衡转化率 | 第67-68页 |
| 3.4 本章小结 | 第68-69页 |
| 4 电化学Bunsen反应基础实验研究 | 第69-92页 |
| 4.1 引言 | 第69-70页 |
| 4.2 电极反应、溶液传质和电池电压的理论分析 | 第70-71页 |
| 4.2.1 电极反应和溶液传质 | 第70页 |
| 4.2.2 电池电压 | 第70-71页 |
| 4.3 H_2SO_4和HI溶液的浓缩 | 第71-83页 |
| 4.3.1 电流密度的影响 | 第72-75页 |
| 4.3.2 温度的影响 | 第75-77页 |
| 4.3.3 H_2SO_4浓度的影响 | 第77-79页 |
| 4.3.4 HI浓度的影响 | 第79-81页 |
| 4.3.5 I_2/HI摩尔比的影响 | 第81-83页 |
| 4.4 电池电压的变化 | 第83-88页 |
| 4.4.1 电流密度的影响 | 第83-84页 |
| 4.4.2 温度的影响 | 第84-86页 |
| 4.4.3 H_2SO_4浓度的影响 | 第86页 |
| 4.4.4 HI浓度的影响 | 第86-87页 |
| 4.4.5 I_2/HI摩尔比的影响 | 第87-88页 |
| 4.5 电流效率和能耗的分析 | 第88-90页 |
| 4.6 本章小结 | 第90-92页 |
| 5 质子交换膜在电化学Bunsen反应中的特性研究 | 第92-107页 |
| 5.1 引言 | 第92-93页 |
| 5.2 两种质子交换膜的对比研究 | 第93-98页 |
| 5.2.1 膜的传输特性 | 第93-94页 |
| 5.2.2 酸溶液的浓缩 | 第94-96页 |
| 5.2.3 电池能耗 | 第96-98页 |
| 5.3 两极溶液的交叉污染 | 第98-102页 |
| 5.3.1 电流密度的影响 | 第98-100页 |
| 5.3.2 温度的影响 | 第100页 |
| 5.3.3 H_2SO_4浓度的影响 | 第100-101页 |
| 5.3.4 HI浓度的影响 | 第101页 |
| 5.3.5 I_2/HI摩尔比的影响 | 第101-102页 |
| 5.4 膜的微观特性分析 | 第102-105页 |
| 5.5 本章小结 | 第105-107页 |
| 6 电池平衡电势的实验研究及理论建模 | 第107-118页 |
| 6.1 引言 | 第107页 |
| 6.2 平衡电势的理论建模 | 第107-111页 |
| 6.2.1 电极电势 | 第108页 |
| 6.2.2 Donnan电势 | 第108-109页 |
| 6.2.3 膜扩散电势 | 第109-110页 |
| 6.2.4 平衡电势 | 第110-111页 |
| 6.3 平衡电势的实验研究 | 第111-114页 |
| 6.3.1 阳极液浓度的影响 | 第111-112页 |
| 6.3.2 阴极液浓度的影响 | 第112页 |
| 6.3.3 温度的影响 | 第112-114页 |
| 6.4 理论模型的验证 | 第114-116页 |
| 6.5 平衡电势经验公式 | 第116页 |
| 6.6 本章小结 | 第116-118页 |
| 7 电化学Bunsen反应机理特性及动力学研究 | 第118-133页 |
| 7.1 引言 | 第118页 |
| 7.2 电化学测量基本原理 | 第118-121页 |
| 7.2.1 线性电势扫描伏安法 | 第118-120页 |
| 7.2.2 电化学阻抗法 | 第120-121页 |
| 7.3 电极反应的循环伏安法表征 | 第121-125页 |
| 7.3.1 阳极反应 | 第121-123页 |
| 7.3.2 阴极反应 | 第123-125页 |
| 7.4 电极反应的阻抗分析 | 第125-129页 |
| 7.4.1 阴极反应 | 第125-128页 |
| 7.4.2 阳极反应 | 第128-129页 |
| 7.5 电极反应动力学特性 | 第129-131页 |
| 7.6 本章小结 | 第131-133页 |
| 8 基于电化学Bunsen反应的硫碘循环系统设计与模拟 | 第133-139页 |
| 8.1 引言 | 第133页 |
| 8.2 硫碘循环系统描述 | 第133-134页 |
| 8.3 流程设计与计算方法 | 第134-135页 |
| 8.3.1 各单元的设计 | 第134-135页 |
| 8.3.2 计算方法 | 第135页 |
| 8.4 系统质量平衡与能量平衡计算 | 第135-137页 |
| 8.5 系统换热及热效率评估 | 第137-138页 |
| 8.6 本章小结 | 第138-139页 |
| 9 全文总结及工作展望 | 第139-146页 |
| 9.1 全文总结 | 第139-144页 |
| 9.2 本文创新之处 | 第144-145页 |
| 9.3 未来工作展望 | 第145-146页 |
| 参考文献 | 第146-166页 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的科研成果 | 第166-168页 |
