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内容简介

能源问题是当今社会发展遇到的重要问题，以物质为载体的能量转化与转移过程，多以化学化工知识为基础。《能源化学工程概论》从化学与化工学科的视角对能源转化为动力燃料和电能的开发与利用做了较全面的介绍，介绍了化学与化工在现代能源中的交叉渗透情况。全书共9章，包括：绪论、新型煤化工、石油化工、天然气、生物质能、锂离子电池、燃料电池、超级电容器、CO2的捕集与资源化利用。本书在内容的取舍和深度的把握上做了一定的工作，使之达到深化基础、更新内容和增加信息等多重目的。
《能源化学工程概论》可作为高等院校化工、制药、生化、应化等专业能源化工课程的教材，也是一本普及性的能源化学工业读物，可供能源、化工、材料、环保、电力等部门从事科研、设计和生产的技术人员参考。

作者简介

李文翠，大连理工大学化工学院副院长，教授，2012年当选大连市甘井子区人大代表，同时担任民盟大连市盟妇委会委员。内蒙古呼和浩特市人。主要从事功能纳米材料的制备及在能源、催化中的应用研究。1991年大连理工大学本科毕业，1994年获大连理工大学硕士学位，并留校工作。1997年开始攻读博士学位。2000年9月在上海同济大学进修德语。2001年8月获德国DAAD奖学金，赴维尔茨堡大学进行联合培养博士生研究。2003年4月获大连理工大学博士学位。2003年8月到德国马普学会煤化学所做博士后研究。2006年11月回国，特评为大连理工大学教授。2007年入选辽宁省百千万人才工程千人层次。2008年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。
教学方面：每学年为本科生开设“能源化工”专业课，积极参加国家战略性新兴产业特色专业“能源化学工程”的建设，作为主要参加人参与教育部“高等学校专业综合改革试点”项目和教育部“大连理工大学-沈阳化工研究院有限公司校外实践教育基地建设”项目。科研方面：负责国家自然科学基金、教育部科学计划重点项目、教育部新世纪优秀人支持计划项目、科技部重大科学研究计划子课题等多个项目。

目录

第1章绪论1
1.1能源及能源利用1
1.1.1能源的概念及分类1
1.1.2能源利用的发展历程3
1.2能源的重要性与能源危机4
1.3能源转化中的化工过程5
1.4能源化工过程的污染与防治7
参考文献8
第2章新型煤化工9
2.1煤化工概述9
2.1.1煤的储量、生产及消费10
2.1.2煤的基本特征12
2.1.3煤化工发展简史18
2.2煤炭液化20
2.2.1煤炭直接液化20
2.2.2煤炭间接液化26
2.2.3煤炭直接液化和间接液化的对比30
2.3煤基醇醚燃料31
2.3.1煤制甲醇32
2.3.2煤制二甲醚33
2.4小结34
参考文献34
第3章石油化工37
3.1概述37
3.1.1石油的基本知识37
3.1.2原油的外观性质37
3.1.3原油的组成38
3.1.4石油的生成理论40
3.1.5石油的储量、生产及消费41
3.1.6石油的开采及提高采油率的方法41
3.2石油炼制43
3.2.1原油的一次加工43
3.2.2原油的二次加工45
3.2.3原油的三次加工55
3.3石油产品59
3.3.1汽油59
3.3.2柴油60
3.4小结61
参考文献61
第4章天然气63
4.1天然气基础知识63
4.1.1天然气的成因63
4.1.2天然气的开发利用进程64
4.1.3天然气的组成64
4.1.4天然气的分类65
4.1.5世界天然气的储量与分布66
4.2天然气的利用67
4.2.1天然气的分离和净化68
4.2.2天然气的化工利用76
4.3非常规天然气79
4.3.1天然气水合物80
4.3.2煤层气82
4.3.3页岩气83
4.4小结85
参考文献85
第5章生物质能87
5.1生物质能基础知识87
5.1.1生物质87
5.1.2生物质能88
5.1.3生物质能的加工利用88
5.2生物质制取燃料乙醇89
5.2.1燃料乙醇的应用和发展89
5.2.2生产燃料乙醇的主要方法91
5.2.3发酵法制取燃料乙醇91
5.2.4燃料乙醇的应用展望93
5.3生物质制取汽柴油94
5.4生物质制取生物柴油94
5.4.1生物柴油的性质94
5.4.2生物柴油的原料95
5.4.3生物柴油的制备方法96
5.4.4国内外生物柴油的研究进展98
5.5生物质制取生物油99
5.5.1生物质热裂解99
5.5.2生物油的物化性质99
5.6生物油改质技术及应用100
5.7生物质气化技术100
5.7.1生物质气化过程100
5.7.2生物质气化制取燃气101
5.7.3生物质气化合成液体燃料101
5.7.4气化技术的特点及存在的问题102
5.8生物质制沼气103
5.8.1沼气及其理化性质103
5.8.2沼气发酵原料103
5.8.3沼气发酵的微生物学原理103
5.8.4大中型沼气工程的基本工艺流程104
5.8.5沼气的高质化利用104
5.9小结105
参考文献105
第6章锂离子电池107
6.1锂离子电池发展简史107
6.2锂离子电池工作原理及结构108
6.2.1锂离子电池的工作原理108
6.2.2锂离子电池的结构108
6.3锂离子电池正极材料109
6.3.1Li�睠o�睴体系109
6.3.2Li�睳i�睴体系110
6.3.3Li�睲n�睴体系110
6.3.4LiFePO4111
6.3.5其他正极材料111
6.4锂离子电池负极材料112
6.4.1碳基负极材料112
6.4.2硅基材料114
6.4.3锡基材料115
6.4.4其他负极材料116
6.5其他新型锂离子电池116
6.5.1锂�擦虻绯�116
6.5.2锂�部掌�电池117
6.6锂离子电池的应用118
6.6.1电子产品方面的应用118
6.6.2交通工具方面的应用118
6.6.3在国防军事方面的应用119
6.6.4其他应用119
6.7小结119
参考文献120
第7章燃料电池121
7.1燃料电池概述121
7.2燃料电池的分类123
7.2.1碱性燃料电池123
7.2.2磷酸盐燃料电池124
7.2.3熔融碳酸盐燃料电池124
7.2.4固体氧化物燃料电池124
7.2.5质子交换膜燃料电池125
7.2.6直接甲醇燃料电池126
7.3燃料电池的氢源127
7.3.1氢的制取127
7.3.2氢的存储129
7.4燃料电池的应用131
7.5小结132
参考文献133
第8章超级电容器134
8.1超级电容器及其发展历史134
8.2超级电容器的分类135
8.2.1双电层电容器136
8.2.2赝电容电容器136
8.2.3混合型超级电容器137
8.3超级电容器的组成及特点138
8.3.1超级电容器的组成138
8.3.2超级电容器的性能指标141
8.3.3超级电容器的特点142
8.4超级电容器的电极材料143
8.4.1碳基电极材料143
8.4.2金属氧化物材料147
8.4.3导电聚合物150
8.4.4杂化电极材料151
8.5超级电容器的应用153
8.6小结155
参考文献156
第9章CO2的捕集与资源化利用157
9.1能源化工行业CO2的排放与控制157
9.2CO2分离技术159
9.2.1物理吸收法159
9.2.2化学吸收法161
9.2.3吸附法163
9.2.4膜法171
9.2.5低温蒸馏法174
9.3CO2的资源化利用174
9.4小结178
参考文献178

前言/序言

化学工业是国民经济的基础和支柱性产业，主要包括无机化工、有机化工、精细化工、生物化工、能源化工、化工新材料等，遍及国民经济建设与发展的重要领域。化学工业在世界各国国民经济中占据重要位置，自2010年起，中国化学工业经济总量居全球第一。
高等教育是推动社会经济发展的重要力量。当前,中国正处在加快转变经济发展方式、推动产业转型升级的关键时期。化学工业要以加快转变发展方式为主线，加快产业转型升级，增强科技创新能力，进一步加大节能减排、联合重组、技术改造、安全生产、两化融合力度，提高资源能源综合利用效率，大力发展循环经济，实现化学工业集约发展、清洁发展、低碳发展、安全发展和可持续发展。化学工业转型迫切需要大批高素质创新人才，培养适应经济社会发展需要的高层次人才正是大学最重要的历史使命和战略任务。
教育部高等学校化工类专业教学指导委员会(简称“化工教指委”)是教育部聘请并领导的专家组织，其主要职责是以人才培养为本，开展高等学校本科化工类专业教学的研究、咨询、指导、评估、服务等工作。高等学校本科化工类专业包括化学工程与工艺、资源循环科学与工程、能源化学工程、化学工程与工业生物工程等，培养化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等领域从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才，对国民经济的发展具有重要的支撑作用。
为了适应新形势下教育观念和教育模式的变革，2008年，“化工教指委”与化学工业出版社组织编写和出版了10种适合应用型本科教育、突出工程特色的“教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会推荐教材”(简称“教指委推荐教材”)，部分品种为国家级精品课程、省级精品课程的配套教材。本套“教指委推荐教材”出版后被100多所高校选用，并获得中国石油和化学工业优秀教材等奖项，其中《化工工艺学》还被评选为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
党的十八大报告明确提出，要着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神和实践能力。高等教育的改革要以更加适应经济社会发展需要为着力点，以培养多规格、多样化的应用型、复合型人才为重点，积极稳步推进卓越工程师教育培养计划实施。为提高化工类专业本科生的创新能力和工程实践能力，满足化工学科知识与技术不断更新以及人才培养多样化的需求，2014年6月，“化工教指委”和化学工业出版社共同在太原召开了“教育部高等学校化工类专业教学指导委员会推荐教材编审会”，在组织修订第一批10种推荐教材的同时，增补专业必修课、专业选修课与实验实践课配套教材品种，以期为中国化工类专业人才的培养提供更丰富的教学支持。
本套“教指委推荐教材”反映了化工类学科的新理论、新技术、新应用，强化安全环保意识；以“实例—原理—模型—应用”的方式进行教材内容的组织，便于学生学以致用；加强教育界与产业界的联系，联合行业专家参与教材内容的设计，增加培养学生实践能力的内容；讲述方式更多地采用实景式、案例式、讨论式，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力；强调现代信息技术在化工中的应用，增加计算机辅助化工计算、模拟、设计与优化等内容；提供配套的数字化教学资源，如电子课件、课程知识要点、习题解答等，方便师生使用。
希望“教育部高等学校化工类专业教学指导委员会推荐教材”的出版能够为培养理论基础扎实、工程意识完备、综合素质高、创新能力强的化工类人才提供系统的、优质的、新颖的教学内容。

教育部高等学校化工类专业教学指导委员会
2015年1月

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