编辑推荐

★清洁燃料将是未来很长一段时间里的重点国际议题，本书深挖不为人知的甲醇经济，探索清洁能源的发展之路。

★化石燃料一旦耗尽，什么替代能源将会产生？人类将去往何处？本书将给你答案。

内容简介

本书《大变革：甲醇能源时代》从中国能源的结构、现状和发展趋势角度出发，结合甲醇重整技术及燃料电池发展趋势和国家持续发展的能源战略需求，指出发展甲醇燃料的必要性和迫切性。叙述了国内外甲醇产业的发展历程和现状，分析了甲醇燃料的产业特点、市场环境，并结合甲醇燃料的利用方式、现有技术、应用前景，详细地介绍了目前甲醇制氢技术的原理和技术优势，重点阐述了甲醇重整燃料电池的关键材料、重整器，甲醇重整燃料电池汽车的市场前景与挑战。

作者简介

沈建跃博士是世界著名氢能专家，1982年毕业于上海化工学院（现华东理工大学），1992年获得加拿大Laval大学博士学位，1993年日本国立化工研究所博士后。沈建跃博士毕生从事氢能燃料电池的技术研发，产品开发以及产业化工作，对国际燃料电池产业化做出了巨大贡献。

沈建跃博士在氢能领域取得卓越成就，成功研发出世界首台氢燃料电池自行车、拉杆式氢燃料电池电源、甲醇氢燃料电池中巴、中国光伏氢储能电站等等。

沈建跃博士在1998年创办加拿大博能公司，开展氢能技术、产品的开发，拥有核心技术、国际品牌，2002年在加拿大创业板上市。为了对中国新能源的战略发展，特别是氢燃料电池技术贡献力量，沈建跃博士把重心转移到国内，他领导的团队研发的甲醇重整燃料电池发电系统已达国际先进水平，2015年与中国东风成功合作开发了世界首台甲醇重整制氢燃料电池物流车。

所获荣誉：

2004年被授予加拿大企业家奖。

2004年获加拿大BC省政府杰出贡献奖。

2005年获“全球燃料电池30名人”称号。

2009年被国务院侨办授予百名华侨华、人杰出创业奖。

社会责任：

国际ISO氢能标准起草委员

加拿大国家研究院(NRC)顾问委员

加拿大自然科学基金的评委

加拿大氢能燃料电池产业联盟理事

加拿大华人企业家协会理事

加拿大华人科技协会副会长

目录

第一章 甲醇产业概况 01

第一节 甲醇产业介绍 01

一、甲醇简介 01

二、甲醇的应用 02

三、甲醇的合成 07

第二节 中国甲醇产业概况 10

一、甲醇产业概况 10

二、甲醇成本分析 12

三、甲醇产业发展环境分析 14

第三节 甲醇经济简介 17

第二章 甲醇重整制氢技术介绍 20

第一节 甲醇制氢技术概述20

第二节 甲醇重整制氢技术详解22

一、甲醇水蒸汽重整制氢反应原理及工艺 22

二、反应器设计计算 26

三、反应器控制方案设计 29

四、PSA 氢气提纯装置 30

五、去除CO 的Pd 膜技术 34

第三节 制氢技术归纳对比分析38

一、天然气制氢 38

二、甲醇制氢 40

三、水解制氢 41

第四节 甲醇重整制氢技术优劣势分析 43

一、比较技术类型 43

二、制氢经济分析 43

三、制氢效果分析 44

四、技术适用情景 44

第五节 甲醇重整制氢技术发展趋势46

一、中低温太阳热驱动的化学反应制氢系统的提出 46

二、适用于燃料电池的重整微通道反应器的开发研究 47

第三章 甲醇重整燃料电池研发和产业化 48

第一节 甲醇重整燃料电池产品研发现状 48

一、国外研发成果 48

二、国内研发成果 52

第二节 甲醇重整燃料电池产品研发主要问题55

一、催化剂 56

二、甲醇重整器 62

三、质子交换膜 68

第四章 甲醇重整燃料电池上游原料市场分析 75

第一节 甲醇市场分析75

一、甲醇产业规模 75

二、甲醇市场价格 77

三、甲醇产业集中度 78

第二节 甲醇重整燃料电池催化剂市场分析79

第五章 甲醇重整燃料电池下游应用市场分析 84

第一节 汽车市场分析 84

一、汽车市场规模分析 84

二、新能源汽车发展分析 90

三、甲醇重整燃料电池应用分析 104

第二节 分布式电网 107

一、新能源电力建设概况 107

二、典型分布式电源 108

第三节 备用电源市场分析 124

一、商业备用电源 124

二、民用备用电源 125

三、应急备用电源 125

第六章 甲醇重整燃料电池行业发展前景 127

第一节 甲醇重整燃料电池发展趋势 127

一、技术研发趋势 127

二、产业化进程趋势 129

第二节 甲醇重整燃料电池市场规模预测 134

一、全球燃料电池应用市场规模预测 134

二、全球燃料在汽车领域的应用情况 135

三、中国甲醇重整燃料电池应用前景 139

第七章 我国发展甲醇重整制氢燃料电池的战略意义 141

第一节 甲醇重整氢燃料电池是解决环境大气污染的重要方向 141

第二节 发展甲醇重整氢燃料电池对国家安全建设具有战略意义 146

第三节 发展甲醇重整氢燃料电池是缓解我国能源短缺的重要途径 148

第四节 发展甲醇重整氢燃料电池可以带动相关产业的发展 150

第五节 氢作为燃料的局限性 153

第八章 甲醇内燃机汽车发展的前景分析 173

第一节 甲醇内燃机的国内外技术发展状况 173

一、国际发展趋势 182

二、国内发展趋势 183

第二节 甲醇内燃机的市场前景 186

第三节 甲醇内燃机使用的国内外政策 189

第九章 中国能源的安全出路 191

第一节 中国能源安全现状 191

一、能源结构 192

二、国际形势 193

三、供需矛盾 195

四、储备体制 196

五、能源利用 197

第二节 能源安全的应对措施 199

一、节能减排 199

二、国际能源合作 201

三、能源储备 202

四、科技兴能 204

五、推广新能源 205

第三节 新能源与甲醇战略 208

一、新能源的特点 208

二、甲醇能源重要性 210

三、甲醇能源战略 211

参考文献 213

精彩书摘

序一

内燃机带领人类进入石油时代。二百多年过去了，世界石油资源已进入“半寿期”，亿万年的积累储藏将在未来的几十年内消耗殆尽，石油时代即将终结。跨越油气时代，是人类必然的选择。

随着我国经济的快速发展，石油进口依存度连续17年蹿升，2017年一季度逼近70%，有机构预测还会继续上升至80%。打破石油魔咒，摆脱对石油的依赖，确保能源安全和国家安全，是各国首脑的头等大事。中国政府郑重推出能源革命，发展立足于本土资源的石油替代能源。我们将迎来大变革：甲醇能源时代即将到来。

甲醇能源，既可用于动力，又可用于电力，还可用于化工，是石油的不二替代品。我国拥有丰富的甲醇资源，包括煤炭、煤层气、页岩气和生物质资源等，可支撑中国经济可持续发展；随着技术的进步，通过回收二氧化碳制备甲醇，人类将源源不断获取清洁可再生能源。甲醇能源，是人类能源环保双向选择的双赢战略，对我国快速降低石油进口依存度，提高能源安全、经济安全、国家安全以及实现低碳环保极具现实意义。

沈建跃先生长期从事甲醇能源向电力、动力转化的研究，他领导的团队研发的甲醇重整燃料电池发电系统已达世界先进水平，实现了国家发改委、国家能源局关于《能源技术革命创新行动计划（2016~2030年）》中的技术标准和要求，为我国实施甲醇能源战略奠定了技术基础。

沈先生在百忙中编写的此书，是国内首部系统介绍甲醇重整燃料电池的专著，为科技界、能源界和交通运输领域深度了解甲醇能源技术应用及产业发展，提供了系统的资讯；同时为国家制定甲醇能源战略和产业政策提供了依据。

在此，对沈建跃博士及其团队为国家做出的贡献表示衷心感谢！

中国投资协会能源研究中心

2017年8月

序二

能源安全和环境污染是我国现在面临的两大现实难题。我国能源安全的挑战，主要集中在石油供应领域，海关总署最新数据显示，2017年一季度，我国原油进口量突破一亿吨大关，达1.05亿吨，石油进口对外依存度达69%，远超国际公认警戒线。有机构预测，到2030年，我国对外依存度将高达80%，什么是能源安全底线？连年攀升的石油对外依存度还能保证国家安全吗？

空气污染已是我国百姓生存环境最大的威胁，据中国环境状况公布数据，2016年，全国338座城市平均超标天数（即空气质量指数大于100的天数）占比21．2％，有32个城市重度及以上污染天数超过30天，主要分布在新疆、河北、山西、山东、河南、北京、陕西等地。同时，338个城市发生重度污染2464天次、严重污染784天次，以PM2.5为首要污染物的天数占重度及以上污染天数的80.3%，以PM10为首要污染物的占20.4%，以O3为首要污染物的占0.9%，严重影响居民的健康。

造成空气污染的主要原因是交通工具排放的污染源。2016年，全国机动车排放污染物初步核算为4472.5万吨。其中，一氧化碳(CO)3419.3万吨，碳氢化合物(HC)422万吨，氮氧化物(NOx)577.8万吨，颗粒物(PM)53.4万吨。汽车是污染物排放总量的主要贡献者，其排放的CO和HC超过80%，NOx和PM超过90%。我国已连续8年成为世界机动车产销第一大国，机动车尾气污染是造成细颗粒物、光化学烟雾污染的重要原因。同时在煤烟型污染尚未根本解决的背景下，我国多个地区已形成了特征、过程、成因和影响均非常复杂的区域复合型污染，使我国大气污染治理进入瓶颈期。要同时解决能源安全和环境污染的难题，就要对中国能源结构进行分析，找出一种资源丰富，可再生的清洁能源。

沈建跃博士在本书《大变革：甲醇能源时代》中对中国推广甲醇能源作了说明和分析，本书从中国甲醇资源开始，对生产技术，配送体系，应用市场做了清晰的说明，特别对新能源汽车方面的应用，甲醇氢燃料电池汽车的特点，优势分析的非常透彻，给中国新能源汽车的发展指明了一条新路径。国际上，发展可再生能源已经是新一轮国际竞争的战略制高点。大力发展可再生能源也是中国实现经济可持续发展的必经之路。本书对我国如何从石化能源切换到可再生能源提出了许多现实、可行的战略性建议！

沈建跃博士是我大学的同学，多年来，他一直致力于新能源汽车的甲醇氢燃料电池方面的研究开发，有许多独特见解和亲身实践，相信他的著述一定能对我国的能源和环境问题的解决，提供有益的帮助！ 相信读者一定能够从中有所收益！

中国工程院院士、华东理工大学教授、原校长

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