燃料電池設(shè)計與制造

內(nèi)容概要

　　氫能源是一種重要的清潔、綠色能源，必將在21世紀得到廣泛應(yīng)用。燃料電池的設(shè)計與制造是利用氫能源、發(fā)展氫經(jīng)濟的技術(shù)基礎(chǔ)與保證。本書結(jié)合實際案例，從系統(tǒng)工程、系統(tǒng)設(shè)計角度而非深奧的電化學(xué)、熱力學(xué)理論角度，介紹了燃料電池的基本概念、基本理論、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)分類，從工程應(yīng)用角度說明了燃料電池的工作條件、堆結(jié)構(gòu)與設(shè)計、流道設(shè)計與材料要求，提出了用于表征燃料電池關(guān)鍵性能的主要指標，論述了如何對燃料電池系統(tǒng)進行建模、設(shè)計與制造?！　∪珪鴥?nèi)容深入淺出，分析透徹，論述清楚，圖文并茂，公式適度，適宜作為新能源、電化學(xué)、熱力學(xué)等專業(yè)高年級本科生、研究生的教材與教學(xué)參考用書，也適合燃料電池與氫能源、新能源領(lǐng)域工程技術(shù)人員、系統(tǒng)管理人員閱讀參考。

書籍目錄

第1章　燃料電池基礎(chǔ)1.0　引言1.1　什么是燃料電池1.1.1　與普通電池的比較1.1.2　與熱機的比較1.2　為什么需要燃料電池1.2.1　便攜式設(shè)備1.2.2　移動式設(shè)備1.2.3　固定式設(shè)備1.3　燃料電池的歷史1.3.1　質(zhì)子交換膜燃料電池1.3.2　固體氧化物燃料電池1.3.3　熔融碳酸鹽燃料電池1.3.4　磷酸燃料電池1.3.5　堿性燃料電池1.4　燃料電池如何工作1.5　本章小結(jié)1.6　思考題1.7　參考文獻第2章　燃料電池與氫經(jīng)濟2.0　引言2.1　氫的特性2.1.1　概述2.1.2　氫作為燃料的安全性問2.2　世界能源需求2.3　氫經(jīng)濟的發(fā)展2.4　氫的制造、運送和儲存2.4.1　氫制造技術(shù)2.4.2　氫儲存技術(shù)2.4.3　全球氫加注站2.5　氫基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資2.5.1　政府支持2.5.2　氫應(yīng)用的長期計劃2.5.3　氫研發(fā)方面的主要參與者2.6　本章小結(jié)2.7　思考題2.8　參考文獻第3章　燃料電池類型3.0　引言3.1　聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFC）3.2　堿性燃料電池（AFC）3.3　磷酸燃料電池（PAFC）3.4　固體氧化物燃料電池（SOFC）3.5　熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）3.6　直接甲醇燃料電池（DMFC）3.7　鋅空氣燃料電池（ZAFC）3.8　質(zhì)子陶瓷燃料電池（PCFC）3.9　生物燃料電池（BFC）3.10　本章小結(jié)3.11　思考題3.12　參考文獻第4章　燃料電池應(yīng)用4.0　引言4.1　便攜式電源4.2　備用式電源4.2.1　概述4.2.2　基本的電解槽計算公式4.3　移動式電源4.3.1　汽車4.3.2　大巴4.3.3　實用運載工具4.3.4　踏板車與自行車……第5章　燃料電池?zé)崃W(xué)基礎(chǔ)第6章　燃料電池電化學(xué)基礎(chǔ)第7章　燃料電池電荷傳輸?shù)?章　燃料電池質(zhì)量傳輸?shù)?章　燃料電池?zé)醾鬏數(shù)?0章　燃料電池建模第11章　燃料電池材料第12章　燃料電池堆組織部件與材料第13章　燃料電池堆設(shè)計第14章　燃料電池系統(tǒng)設(shè)計第15章　燃料類型、運輸與處理第16章　燃料電池工作條件第17章　燃料電池表征附錄索引

章節(jié)摘錄

　　第1章　燃料電池基礎(chǔ)　　1.0　引言　　環(huán)境更友好、效率更高的電源產(chǎn)品是當前的一個發(fā)展趨勢，這使人們對替代燃料和電源產(chǎn)生了巨大興趣。燃料電池是一種較早前就提出的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，但直到最近十年才開始廣泛研究如何將之用于商業(yè)目的。對化石燃料燃燒產(chǎn)生之能量的依賴造成了嚴重的空氣污染和對世界石油資源的瘋狂開采。除了對許多物種（包括人類自身）的健康造成危害之外，污染還間接導(dǎo)致世界氣候的變化（全球變暖）。世界人口急劇增長，對化石燃料燃燒發(fā)電的需求越來越大，全球變暖的形勢因此也變得越來越嚴峻。除了健康和環(huán)境問題之外，另一個令人擔憂的問題是世界化石燃料的儲量正急劇減少。我們的世界真的需要一種低污染物質(zhì)排放、高能量效率的電源，并且面對日益增長的世界人口，要求能夠提供源源不斷的燃料?！　∪剂想姵乇徽J為是能實現(xiàn)這些目標的、最有前途的技術(shù)之一?！　∪藗冞€研究和開發(fā)了許多其他替代能源技術(shù)，包括太陽能、風(fēng)能、水力發(fā)電、生物能源、地?zé)岚l(fā)電等。每一種替代能源都有其優(yōu)點和缺點，并正處于不同的開發(fā)階段。此外，這些能源技術(shù)中的許多技術(shù)無法用于移動式或便攜式電子設(shè)備。其他的便攜式電源技術(shù)，如電池和超級電容，也不適用于移動場合、軍用場合，無法滿足未來電子設(shè)備的長期需求。對眾多應(yīng)用而言，一種理想的電源方案是綜合使用氫燃料電池和太陽能發(fā)電或水力發(fā)電。相比其他燃料，氫不產(chǎn)生一氧化碳或任何其他污染物。當它輸入燃料電池時，唯一的副產(chǎn)品是水和熱。當需要電能時，氧與氫重新結(jié)合生成水。　　燃料電池可以利用一系列燃料來產(chǎn)生電能，從氫、甲醇、化石燃料到源自生物材料的材料。使用化石燃料產(chǎn)生氫被認為是制氫的一種過渡方法，在氫基礎(chǔ)設(shè)施建立之前，在燃料電池中使用甲烷、甲醇或乙醇。燃料也可以來自眾多的生物材料，包括來自市政廢物、下水道淤泥、森林殘渣、垃圾站，以及農(nóng)業(yè)和動物廢物產(chǎn)生的沼氣?！　∨c大型電廠合作，燃料電池也有助于電力供應(yīng)，使之變得更加分散，并提高效率。利用化石燃料燃燒發(fā)電的大型電廠，其產(chǎn)生的大多數(shù)電能通過高壓輸電線路進行遠距離傳送。由于其規(guī)模巨大，這些電廠的效率看起來很高；不過，在遠距離輸送過程中，在歐洲，7％～8％的電能損失了；在美國，10％的電能損失了。這些輸電線路的其中一個主要問題是任何時候它們都無法完全發(fā)揮作用。如果不是在若干侖大型電廠發(fā)電，而是在需要電能的地方發(fā)電，那么對人而言，將變得更加安全。在任何需要電能的地方都可以使用燃料電池，而無需大型輸電線路。

編輯推薦

　　本書從系統(tǒng)工程、系統(tǒng)設(shè)計角度而非深奧的電化學(xué)、熱力學(xué)理論角度，結(jié)合實際案例，介紹了燃料電池的基本概念、系統(tǒng)組成和系統(tǒng)分類，描述了燃料電池涉及的主要基礎(chǔ)理論知識和關(guān)鍵技術(shù)，從工程應(yīng)用角度說明了燃料電池的工作條件、堆的結(jié)構(gòu)與設(shè)計、流道設(shè)計和材料要求等，提出了用于表征燃料電池關(guān)鍵性能的主要指標，論述了如何對系統(tǒng)進行建模與設(shè)計。全書深入淺出而又全面透徹，并在每章末尾提出了若干引導(dǎo)讀者進一步思考和討論的問題?！　　度剂想姵卦O(shè)計與制造》為你提供了一本便利的參考指南，用于設(shè)計、建模和構(gòu)造性能卓越的燃料電池。全書提供了120多幅有關(guān)燃料電池及其組成部件的圖表，涵蓋了燃料電池建模的各個方面，涉及從燃料類型到燃料電池工作條件等眾多內(nèi)容。　　本書具有以下主要特點：　　◎提供了有關(guān)堆設(shè)計的全面信息　　◎提供了有關(guān)燃料電池建模的最新技術(shù)　　◎提供了有關(guān)新型材料與部件的便利指南　　◎提供了有關(guān)燃料電池構(gòu)造的詳細例子　　在這本完美的有關(guān)燃料電池的參考資料中，包含了以下主要內(nèi)容：燃料電池應(yīng)用，燃料電池與氫經(jīng)濟，燃料電池化學(xué)與熱力學(xué)基礎(chǔ)，燃料電池電化學(xué)，燃料電池電荷傳輸，燃料電池質(zhì)量傳輸，燃料電池?zé)醾鬏?，燃料電池建模，燃料電池材料，燃料電池堆組成部件與材料，燃料電池堆設(shè)計，燃料電池系統(tǒng)設(shè)計，燃料類型、傳送與處理，燃料電池工作條件，燃料電池特性描述。

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