新能源材料

前言

當(dāng)今，無論如何強調(diào)發(fā)展新能源和可再生能源的意義都不過分。我們的世界正面臨著由于以化石燃料為基礎(chǔ)而支撐的能源系統(tǒng)帶來的一系列威脅：資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)惡化、氣候變化、貧富不均，直至由于能源問題而引發(fā)的國與國之間、地區(qū)之間的沖突、糾紛不斷，直至戰(zhàn)爭。新能源和可再生能源具有資源可持續(xù)、清潔、分布均衡等特點，必將成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的支柱。我國的經(jīng)濟社會正在快速發(fā)展。在能源方面，我們既需要充足的能源供應(yīng)以保障全面建設(shè)小康社會目標的實現(xiàn)，同時我們也面臨著國內(nèi)資源和環(huán)境的威脅，國際社會溫室氣體減排的壓力。因此，國家把發(fā)展新能源和可再生能源作為長期能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而且制訂了以《可再生能源法》為基礎(chǔ)的一系列政策措施。幾年來，新能源可再生能源在我國得到了快速發(fā)展，其廣闊的前景正日益顯現(xiàn)出來。清華大學(xué)長期致力于能源科學(xué)技術(shù)研究和人才培養(yǎng)，形成了新型核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能以及新能源戰(zhàn)略和政策等領(lǐng)域的新能源科研和教學(xué)體系，取得了一批有影響的科技成果。以這些科研和教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，并吸收了國內(nèi)外同行的大量研究成果，在化學(xué)工業(yè)出版社的支持下，幾位教師編寫了這套新能源叢書。叢書按能源種類分冊，內(nèi)容涉及發(fā)展新能源的戰(zhàn)略和政策，各類新能源資源核技術(shù)的特點、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、未來的發(fā)展趨勢展望等。叢書內(nèi)容豐富、通俗易懂，從中可以較清晰地了解發(fā)展新能源的意義，各種新能源技術(shù)的基本原理和發(fā)展路線、發(fā)展前景等，對于廣泛和系統(tǒng)了解和認識新能源，這是一套很好的讀物。

內(nèi)容概要

本書介紹了新能源材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用。具體內(nèi)容包括：緒論，新型儲能材料，鋰離子電池材料，燃料電池材半斗，太陽能電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用，其他新能源材料。本書是新能源材舉斗領(lǐng)域綜合和前沿知識的論述。基礎(chǔ)理論描述清晰而精煉，突出新能源材料領(lǐng)域涉及的方方面面，有助于推動新能源學(xué)科的發(fā)展，促進新能源技術(shù)與工程的研究。     讀者對象：從事新能源利用行業(yè)的科研、技術(shù)、管理人員；高校相關(guān)專業(yè)師生可以參考使用。

作者簡介

艾德生，男，1971年12月出生于云南。1995年7月畢業(yè)于北京大學(xué)，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。1999年12月畢業(yè)于中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，獲理學(xué)博士學(xué)位。2000年2月起在清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院精細陶瓷實驗室工作，2002～2004年在韓國Seoul National University材料系先后做博士后和研究員工作。目前主要從事納米粉體的制備、改性與應(yīng)用及新能源材料的研究。主要的社會學(xué)術(shù)兼職有中國顆粒學(xué)會超微顆粒委員會秘書長、中國顆粒學(xué)會青年工作委員會副主任、北京市粉體技術(shù)協(xié)會理事等。負責(zé)過國家自然科學(xué)基金、清華大學(xué)基礎(chǔ)研究基金、省校橫向合作課題十余項，參與承擔(dān)過科技部“863”項目、校企合作項目等近十項。發(fā)表論文六十余篇，專著三部。高喆，男，1983年出生于山東。2005年畢業(yè)于山東大學(xué)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。2007年畢業(yè)于清華大學(xué)，獲工學(xué)碩士學(xué)位。2007年9月起在韓國Seoul National University材料系攻讀博士學(xué)位。主要從事新能源材料的開發(fā)研究。

書籍目錄

1　緒論 　1.1　新能源的概念 　1.2　新能源材料基礎(chǔ) 　1.3　新能源材料的應(yīng)用現(xiàn)狀 　參考文獻 2　新型儲能材料 　2.1　儲能、儲能技術(shù)與應(yīng)用 　2.2　儲熱技術(shù)基礎(chǔ) 　2.3　相變儲能材料基礎(chǔ) 　2.4　新型相變儲能材料制備基礎(chǔ)及應(yīng)用的研究進展 　　2.4.1　復(fù)合PCM 　　2.4.2　簡單的復(fù)合PCM相變儲能模型 　　2.4.3　使用硬脂酸系作為相變材料制備儲能材料 　　2.4.4　氧化鋯?硬脂酸系納米復(fù)合相變儲能材料的研究 　參考文獻 3　鋰離子電池材料 　3.1　鋰離子電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 　3.2　正極材料 　　3.2.1　正極材料的選擇 　　3.2.2　氧化鈷鋰 　　3.2.3　氧化鎳鋰與氧化錳鋰等正極材料 　　3.2.4　Li-V-O化合物 　　3.2.5　5V正極材料 　　3.2.6　多陰離子正極材料 　　3.2.7　其他正極材料 　3.3　負極材料 　　3.3.1　碳材料學(xué)基礎(chǔ) 　　3.3.2　氮化物負極材料基礎(chǔ) 　　3.3.3　硅及硅化物 　　3.3.4　錫基材料 　　3.3.5　新型合金 　　3.3.6　其他負極材料 　　參考文獻 4　燃料電池材料 　4.1　概述 　　4.1.1　氫氣利用與燃料電池 　　4.1.2　燃料電池技術(shù)的發(fā)展、材料技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用 　4.2　堿性燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 　4.3　磷酸鹽燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 　4.4　熔融碳酸鹽燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 　4.5　固體氧化物燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 　4.6　質(zhì)子交換膜燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 　4.7　直接甲醇燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 　4.8　其他類型的燃料電池 　參考文獻 5　太陽能電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 6　其他新能源材料

章節(jié)摘錄

插圖：（1）材料的制備為了適合將來的大規(guī)模生產(chǎn)需要，通過煅燒制備出納米無機ZrO2，將納米顆粒進行表面處理后，通過3種方式制備ZrO2一硬脂酸系納米復(fù)合相變儲能材料，一是在水浴方式下將熔融的硬脂酸加入到無機鹽中，二是在乳濁液狀態(tài)下攪拌促使無機納米顆粒對硬脂酸進行吸附，三是在噴霧狀態(tài)下混合有機無機顆粒。然后可以采用靜壓制備塊體材料，封裝成能應(yīng)用的相變儲能材料模型，分析測試其可能的儲能性質(zhì)。實驗采用直接混合法制備氧化鋯一硬脂酸系相變儲能材料。為使氧化鋯盡量吸附多的硬脂酸，實驗對部分氧化鋯采用了預(yù)處理工藝。預(yù)處理工藝的方法為：向氧化鋯中加入少量硬脂酸，并在四氯化碳、無水乙醇和氯仿的混合溶液中以50℃恒溫加熱并攪拌3h。由于硬脂酸在80℃以上會熔化并揮發(fā)，所以所有樣品均為自然干燥。且樣品中硬脂酸的加入含量皆為23.08％。（2）DTA的熱容因子（HCF）模型為了能夠更直觀地表現(xiàn)所制備的復(fù)合材料的熱性能，需要將DTA的過程理想化為模型。首先，由于進行分析的材料質(zhì)量非常小（幾十毫克），與整個熱天平的環(huán)境相比可以被忽略不計；其次，實驗過程中熱天平的環(huán)境溫度為線性上升，所以假設(shè)環(huán)境的升溫速率不受樣品影響，保持恒定的升溫速度。另外，為了保證熱天平環(huán)境的恒定，假設(shè)該環(huán)境為封閉環(huán)境，即不與外界產(chǎn)生物質(zhì)和能量的交換。由于環(huán)境的升溫速率恒定，并且復(fù)合材料對環(huán)境的影響忽略不計，則可假設(shè)測試儀器對熱天平環(huán)境以恒定功率P進行加熱。由于環(huán)境未與外界進行物質(zhì)和能量交換，所以熱天平環(huán)境在每個測試周期中吸收的熱量是一定的，于是可知復(fù)合材料所吸收的熱量也是一個定值。儀器的測試工作周期為4s，在4s環(huán)境溫度變化為1／3℃，對于整個過程來說是個非常小的溫度變化。所以可以在此近似地把4s內(nèi)復(fù)合材料的溫度變化看作為線性。

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