基本介紹
- 書名：氫能源和車輛系統
- 作者：（美）Scott E. Grasman
- 譯者：王青春
- ISBN：9787111476368
- 類別：工業技術
- 頁數：241
- 定價：79.00
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2014年10月
- 裝幀：平裝
- 開本：16
- 叢書名：國際電氣工程先進技術譯叢
內容簡介,目錄,
內容簡介
為找到一種在車輛上安全、可持續、環保並且可以商業化運用氫能的方法，本書從氫能源與燃料電池模型、氫能源使用的市場及套用環境和氫能源的安全問題等幾個部分，本書對氫燃料和燃料電池技術、氫能車輛系統、氫能系統和氫能基礎設施及市場推廣策略等方面進行了闡述。書中使用了大量具體的實例，論述生動、形象，易於讀者接受。本書可供從事氫能源利用與車輛系統的工程師及相關技術研究的技術人員、研究生及教師參考閱讀。
目錄
第一部分 氫能源和燃料電池模型
1 氫能和電能：並行，相互作用，轉化
1.1簡介
1.1.1氫氣和燃料電池的標準觀點
1.1.2氫氣和電力的綜合觀點
1.2 氫和電對比
1.2.1產生資源
1.2.2 混合發電
1.2.3分布和基礎設施
1.3 互補和聚合
1.3.1 互補屬性和套用
1.3.1.1 車輛
1.3.1.2 發電設備
1.3.2原料競爭
1.3.3聯合
1.3.3.1大型熱化學協作生產
1.3.3.1.1合成氣為基礎的協作生產選項
1.3.3.1.2高溫核/太陽活動周期
1.3.3.2小至中等規模的能源站
1.3.4互變
1.3.4.1間歇性可再生能源電力儲存
1.3.4.2非高峰期電解
1.3.4.3 中央氫氣和電力生產（具有CCS的發電廠）
1.3.4.4中央氫氣生產和分散式電力生產（燃料電池汽車，MobileE和V2G）
1.3.4.5分散式氫氣和電力生產（E-電站和構建系統）
1.4結論
參考文獻
2氫基礎設施：生產，儲存和運輸
2.1緒論
2.2生產
2.2.1蒸汽甲烷重整
2.2.2煤的氣化
2.2.3電解
2.2.4高溫電解及核能熱轉化
2.2.5副產物和工業氫
2.3 儲存和運輸
2.3.1 大規模存儲
2.3.1.1 冷藏法
2.3.1.2地下儲存
2.3.2小規模儲存
2.3.2.1氫氣壓縮
2.3.2.2低溫以及超低溫壓縮氫氣
2.3.2.3金屬氫化物
2.3.2.4表面吸附
2.3.3運輸
2.4結論
參考文獻
3質子交換膜燃料電池基礎和計算模型
3.1 介紹
3.2質子交換膜燃料電池的基本知識
3.2.1燃料電池建模方程和相關常數
3.2.1.1可逆電池電壓
3.2.1.2活化超電勢
3.2.1.3歐姆過電位
3.2.1.4質傳超電勢
3.2.1.5實際電池電壓
3.2.2 熱模型
3.2.3濕度模型
3.2.3.1方程建模
3.2.3.1.1水分活性
3.2.3.1.2膜電阻
3.2.3.1.3限制電流密度
3.2.3.1.4 反應物的摩爾分數
3.2.3.1.5 交換電流密度
3.3 模型實施
3.4 結果與討論
3.4.1 參數化變數
3.4.2乾燥的質子交換膜燃料電池模型的驗證
3.4.3濕潤質子交換膜燃料電池模型的驗證
3.5本章小結
參考文獻
4 動態建模與質子交換膜燃料電池系統的控制
4.1 介紹
4.1.1 燃料電池的基本原理
4.1.2 燃料電池的種類
4.1.3 典型的燃料電池系統組件
4.2 燃料電池系統模型
4.2.1 極化曲線建模
4.2.2反應物供應系統模型
4.2.2.1空氣供應系統模型
4.2.2.1.1壓縮機模型
4.2.2.1.2加濕器模型
4.2.2.1.3陰極進氣歧管模型
4.2.2.1.4陰極模型
4.2.2.1.5陰極返回歧管模型
4.2.2.1.6陰極背壓閥模型
4.2.2.2氫氣流模型
4.2.2.2.1比例壓力調節器模型
4.2.2.2.2陽極加濕器模型
4.2.2.2.3陽極流模型
4.2.2.2.4放氣閥模型
4.2.3熱管理系統模型
4.2.4仿真研究
4.2.4.1燃料電池仿真
4.2.4.2熱管理仿真
4.3 燃料電池控制系統
4.3.1流量控制
4.3.1.1陰極流量和壓力控制
4.3.1.2陽極壓力控制
4.3.2溫度控制
4.4 總結及展望
參考文獻
第二部分 市場轉型和套用
5從早期人工燃氣歷史中得到的關於氫氣市場轉型的經驗
5.1 介紹：人工燃氣的歷史發展經驗
5.2 並排比較
5.2.1氣體燃料成分和相對的家庭成本
5.2.2 人工煤氣生產過程
5.2.2.1 碳化
5.2.2.2 水煤氣和增碳水煤氣
5.2.2.3 石油氣
5.2.3 城市基礎設施的擴展
5.3 基礎設施發展階段
5.3.1 商業化示範（1785年~1816年）
5.3.2早期城市使用者(1816年~1850年)
5.3.3 煤氣的主導地位（1850年到1882年）
5.3.4擴張，競爭和適應（1882年~1925年）
5.3.4.1 Welsbach燈罩
5.3.4.2 取暖和烹飪
5.3.4.3 與鋼鐵業的聯合
5.3.4.4 與電力融合
5.3.5天然氣轉換(1925年~1954年)
5.4 總結：人工煤氣的類比和啟發
5.4.1 簽訂長期契約吸引資金
5.4.2 公開市場刺激私人需求
5.4.3 競爭孕育創新和紀律
5.4.4 市場隨著技術發展而演變
5.4.5 多元化經營促進適應
參考文獻：
6 燃料電池技術示範和數據分析
6.1介紹
6.2 政府資助的燃料電池應用程式的演示和部署
6.2.1輕型汽車
6.2.2重型運輸
6.2.3 物料裝卸設備
6.2.4 氫燃料分配
6.2.5備用電源
6.3 套用
6.4結果
6.4.1 運行時間（結合FCB，FCEV，FCMHE）
6.4.2 耐久性（FCEV）
6.4.3 氫氣填充率（結合FCB，FCEV，FCMHE）
6.4.4 燃油經濟性（FCEV, FCB）
6.4.5範圍（FCEV,FCMHE）
6.4.6 氫氣的生產和/或消耗（結合 FCEV，FCMHE）
6.4.7 效率（FCEV）
6.4.8 可靠性(FCB,FCBU)
6.5 總結
6.6 致謝
參考文獻
7基於燃料電池熱、氫和電聯產來生產車輛用氫氣：影響能源使用、溫室氣體排放和成本的因素
7.1 簡介
7.2使用FCPower模型來對燃料電池CHHP系統建模
7.2.1模型化熔融碳酸鹽燃料電池CHHP系統的配置和性能
7.2.2主要CHHP和基線系統建模假設
7.2.3地理和建築型注意事項
7.3 影響CHHP系統性能功能特點
7.4影響CHHP的能源使用和排放的條件
7.4.1地理位置：氣候與電網電力混合
7.4.2建築類型
7.4.3 燃料電池系統大小相對於建築電力需求
7.5 影響CHHP氫氣成本的因素
7.5.1 CHHP系統性能
7.5.2區域電力及天然氣價格
7.6 影響CHHP性能和成本趨勢總結
7.7結論
參考文獻
8 混合動力和插電式混合電動汽車
8.1簡介
8.2性能特點
8.2.1燃油經濟性
8.2.2範圍
8.2.3加速
8.2.4爬坡能力
8.3混合動力汽車架構
8.3.1電能–分流架構
8.3.1.1發動機串聯式混合動力
8.3.1.2燃料電池混合動力系列
8.3.1.3電能量 - 分流性能
8.3.2機械能量分配架構
8.3.2.1並聯式混合動力
8.3.2.2串-並聯混合動力
8.3.2.3機械能量分流性能
8.4燃料電池混合動力和插電式混合動力電動汽車
8.4.1燃料電池混合動力電動汽車
8.4.2燃料電池插入式混合動力電動汽車
8.5能源管理
8.5.1基於啟發式規則的方法
8.5.2滯後（開-關）控制
8.5.3功率跟隨控制
8.5.3.1燃料電池/ OLE
8.5.3.2燃料電池直連
8.5.3.3燃料電池減量
8.5.3.4燃料電池增量
8.6實時最佳化方法
8.6.1離線或靜態最佳化
8.6.2等效消耗最小策略（ECMS）
參考文獻
9 氫作為能源存儲來增加風能進入到電網
9.1 介紹
9.2 風電部署
9.3 高風能進入到電力系統的影響
9.3.1平衡要求
9.3.2電力充足
9.3.3 電網
9.4 能量存儲系統
9.4.1簡介
9.4.2能源存儲技術
9.4.2.1氫
9.4.3 能源存儲系統的比較
9.4.3.1能量管理策略在能源存儲中的套用
9.4.3.2氫氣的分散與集中生產
9.5 結論
參考文獻
10 氫設計案例研究
10.1簡介
10.2商用氫燃料站
10.2.1氫氣的生產評估
10.2.2氫氣的壓縮和運輸
10.2.3加氣站的定位和站點確定
10.2.4氫燃料站的組成
10.3住宅區氫氣燃料
10.3.1車輛參數
10.3.2氫燃料系統組件
10.3.3氫燃料的操作
10.4氫氣在機場的套用
10.4.1氫燃料站
10.4.2輔助發電
10.4.3節能發電
10.4.4氫燃料電池汽車/遠程設備
10.4.5公共教育中心
10.5氫氣在社會上的其他套用
10.5.1備用電源
10.5.2 原料處理
10.5.3可移動電源
10.5.4公共及私人交通
10.5.5公共教育中心
10.6結論
10.7致謝
參考文獻
第三部分 氫氣的安全問題
11 氫氣的安全問題
11.1 概要
11.2 氫氣獨特的性質和危害
11.2.1 易燃性
11.2.2 高壓和超壓性
11.2.3 可能會使人窒息
11.2.4 幾乎看不見的火焰
11.3 氫氣燃料供應站
11.4 研究和發展氫燃料汽車的車庫
11.5 氣態氫的儲存
11.6 固定式燃料電池的安裝
11.7 結束語
參考文獻
12 氫燃料電池汽車法規、規範和標準
12.1簡介
12.2美國氫燃料電池汽車的配置
12.3 RCS簡述
12.4公路或者客運氫燃料電池車
12.5燃料電池車輛的標準
12.6氫燃料電池工業卡車的標準
12.7 未來RCS的發展問題
12.8結論
參考文獻
1 氫能和電能：並行，相互作用，轉化
1.1簡介
1.1.1氫氣和燃料電池的標準觀點
1.1.2氫氣和電力的綜合觀點
1.2 氫和電對比
1.2.1產生資源
1.2.2 混合發電
1.2.3分布和基礎設施
1.3 互補和聚合
1.3.1 互補屬性和套用
1.3.1.1 車輛
1.3.1.2 發電設備
1.3.2原料競爭
1.3.3聯合
1.3.3.1大型熱化學協作生產
1.3.3.1.1合成氣為基礎的協作生產選項
1.3.3.1.2高溫核/太陽活動周期
1.3.3.2小至中等規模的能源站
1.3.4互變
1.3.4.1間歇性可再生能源電力儲存
1.3.4.2非高峰期電解
1.3.4.3 中央氫氣和電力生產（具有CCS的發電廠）
1.3.4.4中央氫氣生產和分散式電力生產（燃料電池汽車，MobileE和V2G）
1.3.4.5分散式氫氣和電力生產（E-電站和構建系統）
1.4結論
參考文獻
2氫基礎設施：生產，儲存和運輸
2.1緒論
2.2生產
2.2.1蒸汽甲烷重整
2.2.2煤的氣化
2.2.3電解
2.2.4高溫電解及核能熱轉化
2.2.5副產物和工業氫
2.3 儲存和運輸
2.3.1 大規模存儲
2.3.1.1 冷藏法
2.3.1.2地下儲存
2.3.2小規模儲存
2.3.2.1氫氣壓縮
2.3.2.2低溫以及超低溫壓縮氫氣
2.3.2.3金屬氫化物
2.3.2.4表面吸附
2.3.3運輸
2.4結論
參考文獻
3質子交換膜燃料電池基礎和計算模型
3.1 介紹
3.2質子交換膜燃料電池的基本知識
3.2.1燃料電池建模方程和相關常數
3.2.1.1可逆電池電壓
3.2.1.2活化超電勢
3.2.1.3歐姆過電位
3.2.1.4質傳超電勢
3.2.1.5實際電池電壓
3.2.2 熱模型
3.2.3濕度模型
3.2.3.1方程建模
3.2.3.1.1水分活性
3.2.3.1.2膜電阻
3.2.3.1.3限制電流密度
3.2.3.1.4 反應物的摩爾分數
3.2.3.1.5 交換電流密度
3.3 模型實施
3.4 結果與討論
3.4.1 參數化變數
3.4.2乾燥的質子交換膜燃料電池模型的驗證
3.4.3濕潤質子交換膜燃料電池模型的驗證
3.5本章小結
參考文獻
4 動態建模與質子交換膜燃料電池系統的控制
4.1 介紹
4.1.1 燃料電池的基本原理
4.1.2 燃料電池的種類
4.1.3 典型的燃料電池系統組件
4.2 燃料電池系統模型
4.2.1 極化曲線建模
4.2.2反應物供應系統模型
4.2.2.1空氣供應系統模型
4.2.2.1.1壓縮機模型
4.2.2.1.2加濕器模型
4.2.2.1.3陰極進氣歧管模型
4.2.2.1.4陰極模型
4.2.2.1.5陰極返回歧管模型
4.2.2.1.6陰極背壓閥模型
4.2.2.2氫氣流模型
4.2.2.2.1比例壓力調節器模型
4.2.2.2.2陽極加濕器模型
4.2.2.2.3陽極流模型
4.2.2.2.4放氣閥模型
4.2.3熱管理系統模型
4.2.4仿真研究
4.2.4.1燃料電池仿真
4.2.4.2熱管理仿真
4.3 燃料電池控制系統
4.3.1流量控制
4.3.1.1陰極流量和壓力控制
4.3.1.2陽極壓力控制
4.3.2溫度控制
4.4 總結及展望
參考文獻
第二部分 市場轉型和套用
5從早期人工燃氣歷史中得到的關於氫氣市場轉型的經驗
5.1 介紹：人工燃氣的歷史發展經驗
5.2 並排比較
5.2.1氣體燃料成分和相對的家庭成本
5.2.2 人工煤氣生產過程
5.2.2.1 碳化
5.2.2.2 水煤氣和增碳水煤氣
5.2.2.3 石油氣
5.2.3 城市基礎設施的擴展
5.3 基礎設施發展階段
5.3.1 商業化示範（1785年~1816年）
5.3.2早期城市使用者(1816年~1850年)
5.3.3 煤氣的主導地位（1850年到1882年）
5.3.4擴張，競爭和適應（1882年~1925年）
5.3.4.1 Welsbach燈罩
5.3.4.2 取暖和烹飪
5.3.4.3 與鋼鐵業的聯合
5.3.4.4 與電力融合
5.3.5天然氣轉換(1925年~1954年)
5.4 總結：人工煤氣的類比和啟發
5.4.1 簽訂長期契約吸引資金
5.4.2 公開市場刺激私人需求
5.4.3 競爭孕育創新和紀律
5.4.4 市場隨著技術發展而演變
5.4.5 多元化經營促進適應
參考文獻：
6 燃料電池技術示範和數據分析
6.1介紹
6.2 政府資助的燃料電池應用程式的演示和部署
6.2.1輕型汽車
6.2.2重型運輸
6.2.3 物料裝卸設備
6.2.4 氫燃料分配
6.2.5備用電源
6.3 套用
6.4結果
6.4.1 運行時間（結合FCB，FCEV，FCMHE）
6.4.2 耐久性（FCEV）
6.4.3 氫氣填充率（結合FCB，FCEV，FCMHE）
6.4.4 燃油經濟性（FCEV, FCB）
6.4.5範圍（FCEV,FCMHE）
6.4.6 氫氣的生產和/或消耗（結合 FCEV，FCMHE）
6.4.7 效率（FCEV）
6.4.8 可靠性(FCB,FCBU)
6.5 總結
6.6 致謝
參考文獻
7基於燃料電池熱、氫和電聯產來生產車輛用氫氣：影響能源使用、溫室氣體排放和成本的因素
7.1 簡介
7.2使用FCPower模型來對燃料電池CHHP系統建模
7.2.1模型化熔融碳酸鹽燃料電池CHHP系統的配置和性能
7.2.2主要CHHP和基線系統建模假設
7.2.3地理和建築型注意事項
7.3 影響CHHP系統性能功能特點
7.4影響CHHP的能源使用和排放的條件
7.4.1地理位置：氣候與電網電力混合
7.4.2建築類型
7.4.3 燃料電池系統大小相對於建築電力需求
7.5 影響CHHP氫氣成本的因素
7.5.1 CHHP系統性能
7.5.2區域電力及天然氣價格
7.6 影響CHHP性能和成本趨勢總結
7.7結論
參考文獻
8 混合動力和插電式混合電動汽車
8.1簡介
8.2性能特點
8.2.1燃油經濟性
8.2.2範圍
8.2.3加速
8.2.4爬坡能力
8.3混合動力汽車架構
8.3.1電能–分流架構
8.3.1.1發動機串聯式混合動力
8.3.1.2燃料電池混合動力系列
8.3.1.3電能量 - 分流性能
8.3.2機械能量分配架構
8.3.2.1並聯式混合動力
8.3.2.2串-並聯混合動力
8.3.2.3機械能量分流性能
8.4燃料電池混合動力和插電式混合動力電動汽車
8.4.1燃料電池混合動力電動汽車
8.4.2燃料電池插入式混合動力電動汽車
8.5能源管理
8.5.1基於啟發式規則的方法
8.5.2滯後（開-關）控制
8.5.3功率跟隨控制
8.5.3.1燃料電池/ OLE
8.5.3.2燃料電池直連
8.5.3.3燃料電池減量
8.5.3.4燃料電池增量
8.6實時最佳化方法
8.6.1離線或靜態最佳化
8.6.2等效消耗最小策略（ECMS）
參考文獻
9 氫作為能源存儲來增加風能進入到電網
9.1 介紹
9.2 風電部署
9.3 高風能進入到電力系統的影響
9.3.1平衡要求
9.3.2電力充足
9.3.3 電網
9.4 能量存儲系統
9.4.1簡介
9.4.2能源存儲技術
9.4.2.1氫
9.4.3 能源存儲系統的比較
9.4.3.1能量管理策略在能源存儲中的套用
9.4.3.2氫氣的分散與集中生產
9.5 結論
參考文獻
10 氫設計案例研究
10.1簡介
10.2商用氫燃料站
10.2.1氫氣的生產評估
10.2.2氫氣的壓縮和運輸
10.2.3加氣站的定位和站點確定
10.2.4氫燃料站的組成
10.3住宅區氫氣燃料
10.3.1車輛參數
10.3.2氫燃料系統組件
10.3.3氫燃料的操作
10.4氫氣在機場的套用
10.4.1氫燃料站
10.4.2輔助發電
10.4.3節能發電
10.4.4氫燃料電池汽車/遠程設備
10.4.5公共教育中心
10.5氫氣在社會上的其他套用
10.5.1備用電源
10.5.2 原料處理
10.5.3可移動電源
10.5.4公共及私人交通
10.5.5公共教育中心
10.6結論
10.7致謝
參考文獻
第三部分 氫氣的安全問題
11 氫氣的安全問題
11.1 概要
11.2 氫氣獨特的性質和危害
11.2.1 易燃性
11.2.2 高壓和超壓性
11.2.3 可能會使人窒息
11.2.4 幾乎看不見的火焰
11.3 氫氣燃料供應站
11.4 研究和發展氫燃料汽車的車庫
11.5 氣態氫的儲存
11.6 固定式燃料電池的安裝
11.7 結束語
參考文獻
12 氫燃料電池汽車法規、規範和標準
12.1簡介
12.2美國氫燃料電池汽車的配置
12.3 RCS簡述
12.4公路或者客運氫燃料電池車
12.5燃料電池車輛的標準
12.6氫燃料電池工業卡車的標準
12.7 未來RCS的發展問題
12.8結論
參考文獻
