燃料电池

　　简介 本书是《可再生能源丛书》中的一本。本书密切结合当前燃料电池的最新研究成果，对燃料电池的关键材料开发、工程技术应用进行了较为详尽的分析与总结。全书共分为9章，第1章简单介绍了燃料电池的发展历史、电化学原理以及燃料电池的分类，作为深入了解燃料电池的基础。第2章～第8章对7种类型的燃料电池分别进行阐述，重点在第2章的质子交换膜燃料电池、第5章的直接醇类燃料电池、第7章固体氧化物燃料电池与第8章的金属/空气燃料电池。在第9章简单介绍了燃料电池的应用状况与发展前景，反映了近年来燃料电池的最新科技成果和未来发展动态。本书以材料科学为基础，内容全面而新颖，能反映燃料电池技术各领域的最新研究进展，适于从事燃料电池研究与工程开发的科技工作者阅读，也可作为高年级本科生、研究生的教学参考书。 目录第1章燃料电池概述1 11燃料电池的发展历史1 111燃料电池早期的发展1 112几种燃料电池的发展历史3 113燃料电池的著名人物7 114燃料电池发展里程碑10 12电化学原理11 121基本原理11 122燃料电池的热力学12 123燃料电池的动力学15 124燃料电池效率19 13燃料电池的类型21 131碱性燃料电池21 132磷酸燃料电池22 133熔融碳酸盐燃料电池23 134质子交换膜燃料电池25 135固体氧化物燃料电池27 136几种特殊类型的燃料电池29 参考文献31 第2章质子交换膜燃料电池33 21质子交换膜燃料电池双极板33 211双极板的功能和特点33 212双极板流场形式33 213双极板的种类39 214总结与展望45 21节参考文献46 22质子交换膜47 221概述47 222全氟型磺酸膜及其质子交换膜燃料电池技术现状48 223全氟型磺酸膜的改性51 224非全氟型磺酸膜及其复合膜56 225酸碱高分子膜66 226高温质子交换膜燃料电池实验69 22节参考文献73 23质子交换膜燃料电池电催化剂82 231概述82 232电催化剂的制备方法83 233电催化剂的表征方法86 234质子交换膜燃料电池的阳极催化剂90 235质子交换膜燃料电池的阴极催化剂105 236展望113 23节参考文献114 24膜电极的制备技术117 241概述117 242气体扩散层材料119 243膜电极的制备129 244薄层膜电极的制备135 245结论138 24节参考文献138 25质子交换膜燃料电池的性能特性140 251理论电压140 252能量转换效率142 253电性能143 254温度特性144 255压力特性146 256CO的影响147 257寿命148 258电堆性能特性149 259性能挑战151 25节参考文献153 26质子交换膜燃料电池模型概述154 261电化学模型154 262质量传递模型157 263传热传质模型163 26节参考文献167 27质子交换膜燃料电池发电系统设计170 271燃料电池系统构成与技术要求170 272空气供给系统172 273氢源及供给系统173 274加湿系统178 275冷却系统180 276控制系统181 27节参考文献181 第3章碱性燃料电池 183 31概述183 311发展历史183 312工作原理184 32电池结构184 321电极184 322电解质186 323排水方法186 324CO2毒化问题187 33碱性燃料电池与质子交换膜燃料电池的比较187 34碱性燃料电池的应用189 参考文献192 第4章磷酸型燃料电池194 41发电原理194 42特点与工作条件194 421特点194 422工作条件195 43工作条件对电池性能的影响195 431工作压力的影响195 432工作温度的影响196 433燃料的影响196 434氧化剂组成和利用率的影响198 44磷酸型燃料电池系统基本组成198 441燃料电池本体198 442燃料转化装置199 443热量管理单元200 444系统控制单元202 45磷酸型燃料电池关键材料204 451电催化剂204 452三相电极作用原理与电极结构205 453电解质与隔膜208 454双极板209 46磷酸型燃料电池技术的现状与未来209 参考文献210 第5章直接醇类燃料电池212 51工作原理212 52基本结构213 53直接醇类燃料电池的研发概况213 531氢作燃料的不安全性213 532直接醇类燃料电池的发展概况214 533直接醇类燃料电池还存在的问题216 54阳极催化剂217 541甲醇氧化的机理研究217 542Pt基阳极催化剂218 543非金属催化剂222 544影响催化剂电催化性能的结构因素222 545催化剂的制备方法223 55阴极催化剂225 551Pt基复合催化剂225 552过渡金属大环化合物催化剂226 553Chevrel相催化剂227 554过渡金属硫化物催化剂227 555过渡金属羰基化合物催化剂228 556其他类型催化剂228 56质子交换膜228 561改性Nafion膜228 562聚四氟乙烯为基底的复合膜230 563无机化合物聚合物复合膜230 564接枝膜231 565非氟均聚膜232 566共混膜233 57甲醇替代燃料233 571乙醇233 572其他小分子醇235 573甲酸236 574其他甲醇替代燃料237 58直接醇类燃料电池结构238 59商业化前景241 参考文献241 第6章熔融碳酸盐燃料电池252 61熔融碳酸盐燃料电池的工作原理252 611熔融碳酸盐燃料电池的原理252 612熔融碳酸盐燃料电池的技术特点253 62熔融碳酸盐燃料电池的技术现状253 621国外熔融碳酸盐燃料电池的技术现状253 622国内熔融碳酸盐燃料电池的技术现状256 63熔融碳酸盐燃料电池的关键材料及制备257 631熔融碳酸盐燃料电池隔膜的材料257 632熔融碳酸盐燃料电池隔膜的制备258 633熔融碳酸盐燃料电池隔膜的性能258 634熔融碳酸盐燃料电池电极的材料和制备259 635熔融碳酸盐燃料电池双极板材料和制备260 64熔融碳酸盐燃料电池结构260 641熔融碳酸盐燃料电池单电池结构260 642熔融碳酸盐电池组结构261 643熔融碳酸盐发电系统结构261 65熔融碳酸盐燃料电池的制备和运行262 651熔融碳酸盐燃料电池测试系统262 652熔融碳酸盐燃料电池现场烧结262 653熔融碳酸盐燃料电池的性能263 654熔融碳酸盐燃料电池的运行263 66熔融碳酸盐燃料电池电站264 661天然气熔融碳酸盐燃料电池电站的构成264 662煤气化熔融碳酸盐燃料电池、燃气轮机、汽轮机联合 发电厂264 67影响熔融碳酸盐燃料电池性能和寿命的主要因素分析266 671温度的影响267 672压力的影响267 673反应气体组分和利用率的影响269 674电流密度的影响269 675电解质的成分和电解质板结构270 676气体中杂质的影响270 677熔融碳酸盐燃料电池设计时的几条原则271 68熔融碳酸盐燃料电池技术开发重点及主要课题272 参考文献273 第7章固体氧化物燃料电池275 71固体氧化物燃料电池关键材料275 711电解质276 712阴极287 713阳极293 714连接材料301 715致密电解质薄膜的制备技术301 71节参考文献303 72新型中、低温氧化物/陶瓷燃料电池的材料研发305 721质子在含氧酸盐中的传导305 722具有NaCl结构盐和其复合陶瓷中的质子传导307 723氟化物结构盐及其复合陶瓷308 724卤化盐中质子和氧离子电导产生的缺陷化学311 725氧化铈基的复合材料312 726钙钛矿氧化物盐（或氧化物）的复合电解质体系321 727纳米结构的薄膜复合材料324 728氧化铈（搀杂氧化铈）金属的复合材料325 729氧化铈中氢/质子相关的缺陷化学327 7210离子在氧化铈基复合材料中的传导和增强机制328 7211基于现有复合材料研究的启发和其他尝试330 7212电池的材料方案以及质子和氧离子共传导材料331 72节参考文献333 73低温固体氧化物燃料电池的发展方向335 731引言335 732电解质材料336 733阳极材料341 734阴极材料342 735封接材料343 736单电池与电堆345 73节参考文献347 第8章金属/空气燃料电池350 81概述350 811工作原理350 812金属/空气燃料电池的特点351 813研究历史352 82锌负极353 821锌负极的电化学反应353 822影响碱性锌电极性能的因素354 823锌/空气（燃料）电池中锌负极的特殊性356 824锌电极的形态357 83铝负极358 831铝负极的特征358 832铝合金负极359 833电解质及添加剂360 84碱性空气电极360 841碱性介质中的氧还原催化剂361 842空气电极的结构363 843空气电极的制备工艺363 85电解质364 851液态电解质365 852碱性聚合物电解质365 853离子液体电解质体系368 86金属/空气燃料电池的结构设计与应用369 861负极可更换的锌/空气燃料电池369 862可现场加注燃料的锌/空气燃料电池371 参考文献372 第9章燃料电池的应用与前景375 91燃料电池应用概述375 92便携式电源376 921便携式系统对于电源的要求377 922轻便电源378 923笔记本电脑电源382 924手机、数码摄像机、PDA电源384 925微型燃料电池前景预测388 93燃料电池电动车388 931电动车的发展历史388 932燃料电池公共汽车390 933燃料电池轿车397 934燃料电池轻便车辆405 935燃料电池特种车辆408 94燃料电池电站410 941燃料电池电站概况410 942碱性燃料电池电站413 943磷酸燃料电池电站413 944质子交换膜燃料电池电站414 945熔融碳酸盐燃料电池电站416 946固体氧化物燃料电池电站418 95燃料电池舰艇与飞机419 951燃料电池潜艇419 952水面船只421 953燃料电池飞机422 参考文献424

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