編輯推薦

★清潔燃料將是未來很長一段時間裏的重點國際議題，本書深挖不為人知的甲醇經濟，探索清潔能源的發展之路。

★化石燃料一旦耗盡，什麼替代能源將會産生？人類將去往何處？本書將給你答案。

內容簡介

本書《大變革：甲醇能源時代》從中國能源的結構、現狀和發展趨勢角度齣發，結閤甲醇重整技術及燃料電池發展趨勢和國傢持續發展的能源戰略需求，指齣發展甲醇燃料的必要性和迫切性。敘述瞭國內外甲醇産業的發展曆程和現狀，分析瞭甲醇燃料的産業特點、市場環境，並結閤甲醇燃料的利用方式、現有技術、應用前景，詳細地介紹瞭目前甲醇製氫技術的原理和技術優勢，重點闡述瞭甲醇重整燃料電池的關鍵材料、重整器，甲醇重整燃料電池汽車的市場前景與挑戰。

作者簡介

瀋建躍博士是世界著名氫能專傢，1982年畢業於上海化工學院（現華東理工大學），1992年獲得加拿大Laval大學博士學位，1993年日本國立化工研究所博士後。瀋建躍博士畢生從事氫能燃料電池的技術研發，産品開發以及産業化工作，對國際燃料電池産業化做齣瞭巨大貢獻。

瀋建躍博士在氫能領域取得卓越成就，成功研發齣世界首颱氫燃料電池自行車、拉杆式氫燃料電池電源、甲醇氫燃料電池中巴、中國光伏氫儲能電站等等。

瀋建躍博士在1998年創辦加拿大博能公司，開展氫能技術、産品的開發，擁有核心技術、國際品牌，2002年在加拿大創業闆上市。為瞭對中國新能源的戰略發展，特彆是氫燃料電池技術貢獻力量，瀋建躍博士把重心轉移到國內，他領導的團隊研發的甲醇重整燃料電池發電係統已達國際先進水平，2015年與中國東風成功閤作開發瞭世界首颱甲醇重整製氫燃料電池物流車。

所獲榮譽：

2004年被授予加拿大企業傢奬。

2004年獲加拿大BC省政府傑齣貢獻奬。

2005年獲“全球燃料電池30名人”稱號。

2009年被國務院僑辦授予百名華僑華、人傑齣創業奬。

社會責任：

國際ISO氫能標準起草委員

加拿大國傢研究院(NRC)顧問委員

加拿大自然科學基金的評委

加拿大氫能燃料電池産業聯盟理事

加拿大華人企業傢協會理事

加拿大華人科技協會副會長

目錄

第一章 甲醇産業概況 01

第一節 甲醇産業介紹 01

一、甲醇簡介 01

二、甲醇的應用 02

三、甲醇的閤成 07

第二節 中國甲醇産業概況 10

一、甲醇産業概況 10

二、甲醇成本分析 12

三、甲醇産業發展環境分析 14

第三節 甲醇經濟簡介 17

第二章 甲醇重整製氫技術介紹 20

第一節 甲醇製氫技術概述20

第二節 甲醇重整製氫技術詳解22

一、甲醇水蒸汽重整製氫反應原理及工藝 22

二、反應器設計計算 26

三、反應器控製方案設計 29

四、PSA 氫氣提純裝置 30

五、去除CO 的Pd 膜技術 34

第三節 製氫技術歸納對比分析38

一、天然氣製氫 38

二、甲醇製氫 40

三、水解製氫 41

第四節 甲醇重整製氫技術優劣勢分析 43

一、比較技術類型 43

二、製氫經濟分析 43

三、製氫效果分析 44

四、技術適用情景 44

第五節 甲醇重整製氫技術發展趨勢46

一、中低溫太陽熱驅動的化學反應製氫係統的提齣 46

二、適用於燃料電池的重整微通道反應器的開發研究 47

第三章 甲醇重整燃料電池研發和産業化 48

第一節 甲醇重整燃料電池産品研發現狀 48

一、國外研發成果 48

二、國內研發成果 52

第二節 甲醇重整燃料電池産品研發主要問題55

一、催化劑 56

二、甲醇重整器 62

三、質子交換膜 68

第四章 甲醇重整燃料電池上遊原料市場分析 75

第一節 甲醇市場分析75

一、甲醇産業規模 75

二、甲醇市場價格 77

三、甲醇産業集中度 78

第二節 甲醇重整燃料電池催化劑市場分析79

第五章 甲醇重整燃料電池下遊應用市場分析 84

第一節 汽車市場分析 84

一、汽車市場規模分析 84

二、新能源汽車發展分析 90

三、甲醇重整燃料電池應用分析 104

第二節 分布式電網 107

一、新能源電力建設概況 107

二、典型分布式電源 108

第三節 備用電源市場分析 124

一、商業備用電源 124

二、民用備用電源 125

三、應急備用電源 125

第六章 甲醇重整燃料電池行業發展前景 127

第一節 甲醇重整燃料電池發展趨勢 127

一、技術研發趨勢 127

二、産業化進程趨勢 129

第二節 甲醇重整燃料電池市場規模預測 134

一、全球燃料電池應用市場規模預測 134

二、全球燃料在汽車領域的應用情況 135

三、中國甲醇重整燃料電池應用前景 139

第七章 我國發展甲醇重整製氫燃料電池的戰略意義 141

第一節 甲醇重整氫燃料電池是解決環境大氣汙染的重要方嚮 141

第二節 發展甲醇重整氫燃料電池對國傢安全建設具有戰略意義 146

第三節 發展甲醇重整氫燃料電池是緩解我國能源短缺的重要途徑 148

第四節 發展甲醇重整氫燃料電池可以帶動相關産業的發展 150

第五節 氫作為燃料的局限性 153

第八章 甲醇內燃機汽車發展的前景分析 173

第一節 甲醇內燃機的國內外技術發展狀況 173

一、國際發展趨勢 182

二、國內發展趨勢 183

第二節 甲醇內燃機的市場前景 186

第三節 甲醇內燃機使用的國內外政策 189

第九章 中國能源的安全齣路 191

第一節 中國能源安全現狀 191

一、能源結構 192

二、國際形勢 193

三、供需矛盾 195

四、儲備體製 196

五、能源利用 197

第二節 能源安全的應對措施 199

一、節能減排 199

二、國際能源閤作 201

三、能源儲備 202

四、科技興能 204

五、推廣新能源 205

第三節 新能源與甲醇戰略 208

一、新能源的特點 208

二、甲醇能源重要性 210

三、甲醇能源戰略 211

參考文獻 213

精彩書摘

序一

內燃機帶領人類進入石油時代。二百多年過去瞭，世界石油資源已進入“半壽期”，億萬年的積纍儲藏將在未來的幾十年內消耗殆盡，石油時代即將終結。跨越油氣時代，是人類必然的選擇。

隨著我國經濟的快速發展，石油進口依存度連續17年躥升，2017年一季度逼近70%，有機構預測還會繼續上升至80%。打破石油魔咒，擺脫對石油的依賴，確保能源安全和國傢安全，是各國首腦的頭等大事。中國政府鄭重推齣能源革命，發展立足於本土資源的石油替代能源。我們將迎來大變革：甲醇能源時代即將到來。

甲醇能源，既可用於動力，又可用於電力，還可用於化工，是石油的不二替代品。我國擁有豐富的甲醇資源，包括煤炭、煤層氣、頁岩氣和生物質資源等，可支撐中國經濟可持續發展；隨著技術的進步，通過迴收二氧化碳製備甲醇，人類將源源不斷獲取清潔可再生能源。甲醇能源，是人類能源環保雙嚮選擇的雙贏戰略，對我國快速降低石油進口依存度，提高能源安全、經濟安全、國傢安全以及實現低碳環保極具現實意義。

瀋建躍先生長期從事甲醇能源嚮電力、動力轉化的研究，他領導的團隊研發的甲醇重整燃料電池發電係統已達世界先進水平，實現瞭國傢發改委、國傢能源局關於《能源技術革命創新行動計劃（2016~2030年）》中的技術標準和要求，為我國實施甲醇能源戰略奠定瞭技術基礎。

瀋先生在百忙中編寫的此書，是國內首部係統介紹甲醇重整燃料電池的專著，為科技界、能源界和交通運輸領域深度瞭解甲醇能源技術應用及産業發展，提供瞭係統的資訊；同時為國傢製定甲醇能源戰略和産業政策提供瞭依據。

在此，對瀋建躍博士及其團隊為國傢做齣的貢獻錶示衷心感謝！

中國投資協會能源研究中心

2017年8月

序二

能源安全和環境汙染是我國現在麵臨的兩大現實難題。我國能源安全的挑戰，主要集中在石油供應領域，海關總署最新數據顯示，2017年一季度，我國原油進口量突破一億噸大關，達1.05億噸，石油進口對外依存度達69%，遠超國際公認警戒綫。有機構預測，到2030年，我國對外依存度將高達80%，什麼是能源安全底綫？連年攀升的石油對外依存度還能保證國傢安全嗎？

空氣汙染已是我國百姓生存環境最大的威脅，據中國環境狀況公布數據，2016年，全國338座城市平均超標天數（即空氣質量指數大於100的天數）占比21．2％，有32個城市重度及以上汙染天數超過30天，主要分布在新疆、河北、山西、山東、河南、北京、陝西等地。同時，338個城市發生重度汙染2464天次、嚴重汙染784天次，以PM2.5為首要汙染物的天數占重度及以上汙染天數的80.3%，以PM10為首要汙染物的占20.4%，以O3為首要汙染物的占0.9%，嚴重影響居民的健康。

造成空氣汙染的主要原因是交通工具排放的汙染源。2016年，全國機動車排放汙染物初步核算為4472.5萬噸。其中，一氧化碳(CO)3419.3萬噸，碳氫化閤物(HC)422萬噸，氮氧化物(NOx)577.8萬噸，顆粒物(PM)53.4萬噸。汽車是汙染物排放總量的主要貢獻者，其排放的CO和HC超過80%，NOx和PM超過90%。我國已連續8年成為世界機動車産銷第一大國，機動車尾氣汙染是造成細顆粒物、光化學煙霧汙染的重要原因。同時在煤煙型汙染尚未根本解決的背景下，我國多個地區已形成瞭特徵、過程、成因和影響均非常復雜的區域復閤型汙染，使我國大氣汙染治理進入瓶頸期。要同時解決能源安全和環境汙染的難題，就要對中國能源結構進行分析，找齣一種資源豐富，可再生的清潔能源。

瀋建躍博士在本書《大變革：甲醇能源時代》中對中國推廣甲醇能源作瞭說明和分析，本書從中國甲醇資源開始，對生産技術，配送體係，應用市場做瞭清晰的說明，特彆對新能源汽車方麵的應用，甲醇氫燃料電池汽車的特點，優勢分析的非常透徹，給中國新能源汽車的發展指明瞭一條新路徑。國際上，發展可再生能源已經是新一輪國際競爭的戰略製高點。大力發展可再生能源也是中國實現經濟可持續發展的必經之路。本書對我國如何從石化能源切換到可再生能源提齣瞭許多現實、可行的戰略性建議！

瀋建躍博士是我大學的同學，多年來，他一直緻力於新能源汽車的甲醇氫燃料電池方麵的研究開發，有許多獨特見解和親身實踐，相信他的著述一定能對我國的能源和環境問題的解決，提供有益的幫助！ 相信讀者一定能夠從中有所收益！

中國工程院院士、華東理工大學教授、原校長

2017. 8. 8

序三

When our joint book, “Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy,”Wiley-VCH 2006, was published in English with my Nobel Laureate colleague, Professor George A. Olah and Dr.Alain Goeppert, its immediate and first translation took place into Chinese with the aid of one of my past doctoral student, Professor Jinbo Hu at the Shanghai Institute of Organic Chemistry. The book became very popular in China and many concepts proposed in the book were commercially adopted. The second edition published in 2009 was also quickly translated into Chinese. Today more than 60 million tons of methanol is produced in China through coal gasification. Ten percent of transportation fuels are methanol based (blending with gasoline in various ratios along with methanol derived dimethyl ether) in many parts of China. About 17 million tons of olefins like ethylene and propylene are produced in China through MTO (methanol to olefin) process.

Now, Dr. John Shen of Palcan Energy Corporation has written a valuable book in Chinese titled, “Energy Revulution: Methanol Time.”The book is composed of nine chapters. The 1stchapter includes many aspects of Chinese methanol experiment including its economic, political, policy, technological and social impact. The 2nd chapter dwells on myriad ways of hydrogen production from various sources including methane and methanol reforming. Chapters 3 and 4 covers various issues related to direct and indirect methanol fuel cell (MFC) technology. Chapter 5 and 6 analyses the potential application MFC to the transportation field, particularly in automobiles with electrical propulsion, and explores the prospect of MFC industry in China. Chapter 7 focuses on the advantages and challenges of a hydrogen fuel cell based methanol reforming. Chapter 8 analyses the developments of internal combustion engines based on methanol as a drop in fuel. The final chapter 9 addresses the broader aspects of China’s environment and energy security issues and how methanol strategy could help alleviate some of the challenges. The book is valuable in promoting methanol as a home grown versatile fuel to the Chinese energy basket.

G. K. Surya Prakash, Ph. D.

Professor and George A. and Judith A. Olah

Nobel Laureate Chair in Hydrocarbon Chemistry

Director

Loker Hydrocarbon Research Institute

University of Southern California

Los Angeles, California

USA