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第1章 引言1

第2章 煤炭在工业革命中及其以后的应用11

第3章 石油和天然气的历史18

3.1 石油的开采和勘探22

3.2 天然气24

第4章 化石燃料资源和利用28

4.1 煤炭29

4.2 石油34

4.3 非常规石油资源38

4.3.1 沥青砂（tar sands）38

4.3.2 油页岩（oil shale）39

4.4 天然气41

4.5 煤层气48

4.6 致密砂岩和页岩49

4.7 甲烷水合物49

4.8 展望51

第5章 日益减少的油气储备53

第6章 对碳基燃料、烃类及其产品的持续需求62

6.1 分馏65

6.2 热裂化66

第7章 化石燃料和气候变化73

7.1 化石燃料对气候变化的影响73

7.2 缓解82

第8章 可再生能源和原子能86

8.1 概述86

8.2 水电89

8.3 地热能92

8.4 风能96

8.5 太阳能：光电转换和热能99

8.5.1 光电转换生电100

8.5.2 利用太阳热能发电102

8.5.3 利用盐湖太阳池发电104

8.5.4 利用太阳能供热104

8.5.5 太阳能的经济局限性105

8.6 生物质能105

8.6.1 生物质能发电106

8.6.2 液体生物燃料107

8.6.3 生物甲醇110

8.6.4 生物燃料的优点和局限性110

8.7 海洋能：热能、潮汐能和波浪能111

8.7.1 潮汐能112

8.7.2 波浪能113

8.7.3 海洋热能113

8.8 核能114

8.8.1 裂变核能116

8.8.2 增殖反应堆120

8.8.3 对核能的需求122

8.8.4 经济性122

8.8.5 安全性124

8.8.6 辐射危险125

8.8.7 核副产物、核废料及其管理126

8.8.8 排放127

8.8.9 核聚变128

8.8.10 核能：未来的能源131

8.9 未来展望131

第9章 氢经济及其局限性133

9.1 氢气及其性质133

9.2 氢能的开发135

9.3 氢气的生产和使用137

9.3.1 化石燃料制氢138

9.3.2 生物质制氧140

9.3.3 水的光生物学分解141

9.3.4 水的电解141

9.3.5 核能制氢143

9.4 氢储存的挑战性144

9.4.1 液态氢145

9.4.2 压缩氢146

9.4.3 金属氢化物和固体吸收剂147

9.4.4 其他储氢方法148

9.5 氢：集中还是分散地分配？148

9.6 氢的安全性150

9.7 用于运输的氢151

9.8 燃料电池153

9.8.1 历史153

9.8.2 燃料电池的效率154

9.8.3 氢燃料电池156

9.8.4 用于运输的质子交换膜燃料电池160

9.8.5 再生燃料电池162

9.9 展望164

第10章 “甲醇经济”：概述166

第11章 甲醇和二甲醚作为燃料和能量载体171

11.1 性质和历史背景171

11.2 甲醇的化学应用173

11.3 甲醇作为运输燃料174

11.3.1 醇类运输燃料的开发历程175

11.3.2 甲醇作为内燃机（ICE）燃料178

11.3.3 甲醇作为压缩点火式（柴油）发动机燃料180

11.4 二甲醚作为运输燃料182

11.5 二甲醚作为发电和生产民用燃气的燃料184

11.6 生物柴油186

11.7 先进的甲醇动力汽车187

11.8 甲醇重整制氢用于燃料电池187

11.9 直接甲醇燃料电池（DMFC）190

11.10 依赖其他燃料的燃料电池和生物燃料电池196

11.11 可再生燃料电池196

11.12 甲醇和二甲醚作为船用燃料197

11.13 甲醇用于固定发电和供热装置198

11.14 甲醇的储存和分配199

11.15 甲醇的价格201

11.16 甲醇和二甲醚的安全性203

11.17 甲醇和二甲醚动力汽车的尾气排放206

11.18 甲醇和二甲醚的环境影响210

11.19 二氧化碳化学回收制甲醇对气候变化的有利影响211

第12章 甲醇的生产：从化石燃料和生物基原料到二氧化碳化学循环回收213

12.1 用化石燃料生产甲醇216

12.1.1 用合成气生产甲醇216

12.1.2 用天然气生产合成气219

12.1.3 用石油和高碳烃生产合成气221

12.1.4 用煤生产合成气222

12.1.5 合成气生产的经济性222

12.2 通过甲酸甲酯生产甲醇222

12.3 用甲烷不经合成气生产甲醇224

12.3.1 甲烷直接氧化生成甲醇224

12.3.2 甲烷的催化气相氧化225

12.3.3 甲烷液相氧化生产甲醇226

12.3.4 甲烷通过单卤代甲烷生产甲醇228

12.3.5 甲烷向甲醇的微生物转化或光化转化231

12.4 利用生物质（包括纤维素）制取甲醇232

12.4.1 生物气制取甲醇237

12.4.2 水产业239

12.5 用二氧化碳生产甲醇242

12.5.1 二氧化碳与甲烷反应转化为甲醇244

12.5.2 二氧化碳通过甲烷的二元重整转化为甲醇246

12.5.3 从合成气或二氧化碳生产二甲醚247

12.5.4 将二氧化碳化学或电化学还原和加氢过程结合在一起249

12.5.5 通过化学循环回收从工业和天然来源中分离二氧化碳251

12.5.6 从大气中分离二氧化碳252

第13章 基于甲醇的化学品、合成烃和材料256

13.1 基于甲醇的化学产品和材料256

13.2 甲基叔丁基醚和二甲醚258

13.3 甲醇到轻质烯烃和合成烃类的转化259

13.4 甲醇制烯烃工艺260

13.5 甲醇制汽油工艺262

13.6 基于甲醇的蛋白质264

13.7 展望265

第14章 绪论和前景266

14.1 今日的现状266

14.2 “甲醇经济”——未来的解决方案268

参考文献273

更多的阅读材料和信息297