《燃料電池——問題與對策》是2011年2月人民郵電出版社出版的圖書，作者是[俄羅斯]Vladimir S·Bagotsky。
基本介紹
- 中文名：燃料電池——問題與對策
- 作者：[俄羅斯]Vladimir S·Bagotsky
- ISBN：9787115242051
- 頁數：218頁
- 定價：49元
- 出版社：人民郵電出版社
- 出版時間：2011年2月
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書概述了燃料電池的發展歷史，闡述了燃料電池的工作原理，介紹了主要類型燃料電池的特性，探討了燃料電池科學與工程方面的內在問題，分析了燃料電池領域目前面臨的機遇與挑戰，同時從商業化的角度介紹了國際上燃料電池在相關領域的最新套用。
本書的主要讀者對象是從事燃料電池研究與開發的科研人員、工程技術人員、大專院校相關專業(主要是新能源、電化學、熱力學等專業)的教師和學生，也可供燃料電池具體套用和能源供應或消費領域的投資者、行政部門的決策者等參考。
圖書目錄
第 一部分 引言
第 1章 燃料電池的工作原理 5
1.1 熱力學方面 5
1.1.1 卡諾循環的限度 5
1.1.2 電化學能量轉換 5
1.2 燃料電池單元的原理示意圖 7
1.2.1 單體燃料電池 7
1.2.2 燃料電池電堆 8
1.2.3 基於燃料電池的電站 9
1.3 燃料電池的類型 10
1.4 真實燃料電池設計：液體電解質氫氣-氧氣燃料電池 11
1.4.1 氣體電極 11
1.4.2 電化學反應 12
1.4.3 電極電勢 12
1.4.4 單體燃料電池的電壓 13
1.5 燃料電池的基本參數 14
1.5.1 工作電壓 14
1.5.2 放電電流與放電功率 14
1.5.3 燃料電池的工作效率 15
1.5.4 熱量的產生 16
1.5.5 比較燃料電池參數的方法 16
1.5.6 壽命 17
1.5.7 特殊操作要素 17
參考文獻 18
第 2章 燃料電池的悠久歷史 19
2.1 1894年以前的時期 19
2.2 1894年到1960年期間 20
2.3 1960年到20世紀90年代期間 23
2.4 20世紀90年代以後的時期 27
參考文獻 28
第 二部分 燃料電池的主要類型
第3章 質子交換膜燃料電池 33
3.1 PEMFC的歷史 33
3.1.1 Nafion膜 34
3.1.2 Pt催化劑的高效利用 34
3.1.3 膜電極集合體(膜電極) 35
3.2 20世紀90年代以來標準形式的PEMFC 36
3.2.1 單體PEMFC 36
3.2.2 PEMFC電堆 37
3.2.3 PEMFC的工作條件 38
3.2.4 PEMFC的電流-電壓曲線 38
3.3 PEMFC的工作特性 39
3.3.1 水管理 39
3.3.2 熱管理 40
3.3.3 反應氣體分壓 40
3.3.4 環境溫度的影響 41
3.4 氫氣中痕量CO對Pt催化劑的毒化 41
3.4.1 通過電流脈衝和氧化劑促使CO氧化 41
3.4.2 Pt-Ru催化劑的使用 42
3.4.3 較高的工作溫度 42
3.5 PEMFC相關的商業活動 42
3.6 PEMFC未來的發展 43
3.6.1 較長的壽命 44
3.6.2 PEMFC的成本估算 46
3.6.3 雙極板 47
3.7 升溫的PEMFC 48
參考文獻 50
第4章 直接液體燃料電池 52
4.1 作為燃料電池燃料的甲醇 52
4.2 電流產生反應和熱力學參數 52
4.3 甲醇的陽極氧化反應 53
4.4 DMFC發展過程中的里程碑 54
4.5 電解質膜的甲醇滲透 54
4.6 DMFC的種類 56
4.6.1 按反應物供給方式分類 56
4.6.2 按套用分類 57
4.7 DMFC的工作特性 57
4.7.1 反應物供給和產物排出 58
4.7.2 DMFC中水的管理 58
4.7.3 雙極板流道內CO2的累積 59
4.8 DMFC實際樣機及其特徵 59
4.9 未來DMFC需要解決的一些問題 60
4.9.1 延長壽命 61
4.9.2 提高效率 61
4.9.3 降低成本 61
4.10 甲醇替代問題 62
4.11 使用有機液體為燃料的燃料電池 62
4.11.1 直接乙醇燃料電池 62
4.11.2 直接甲酸燃料電池 64
4.12 使用無機液體為燃料的燃料電池 66
4.12.1 直接硼氫化物燃料電池 66
4.12.2 直接肼燃料電池 67
參考文獻 68
第5章 磷酸燃料電池 71
5.1 磷酸燃料電池的早期工作 71
5.2 磷酸水溶液的特性 72
5.3 PAFC的結構 72
5.4 PAFC的商業化生產 73
5.5 大型固定電站的開發 73
5.6 PAFC的未來 74
5.7 PAFC對燃料電池發展的重要性 75
參考文獻 75
第6章 鹼性燃料電池 76
6.1 氫氣-氧氣AFC 76
6.1.1 Bacon電堆 77
6.1.2 Apollo宇宙飛船電堆 77
6.1.3 早期含有基體電解質的AFC 78
6.1.4 Orbiter太空梭電池 78
6.1.5 採用骨架型催化劑的AFC 78
6.1.6 使用碳電極的AFC 79
6.1.7 AFC領域存在的一些問題 79
6.1.8 鹼性燃料電池的工作現狀與前景 81
6.2 鹼性肼燃料電池 82
6.4 使用陰離子交換膜的甲醇燃料電池 85
6.5 採用恆定濃度鹼性電解質的甲醇燃料電池 86
參考文獻 86
第7章 熔融碳酸鹽燃料電池 87
7.1 高溫燃料電池的特點 87
7.2 氫氣-氧氣熔融碳酸鹽燃料電池的結構 87
7.3 燃料內部重整的熔融碳酸鹽燃料電池 89
7.4 熔融碳酸鹽燃料電池的研究進展 90
7.5 熔融碳酸鹽燃料電池的壽命 91
參考文獻 93
第8章 固體氧化物燃料電池 94
8.1 傳統的固體氧化物燃料電池的設計方案 94
8.2 管式SOFC 96
8.2.1 Siemens-Westinghouse管式電池 96
8.2.2 其他管式電極的SOFC 98
8.3 平板式SOFC 99
8.3.1 密封 100
8.3.2 雙極板 100
8.3.3 平板式SOFC中的應力 100
8.4 一體式SOFC 101
8.5 不同類型的SOFC 102
8.5.1 單腔體SOFC 102
8.5.2 直接火焰型SOFC 102
8.5.3 氨氣SOFC 103
8.6 天然燃料在SOFC中的套用 103
8.6.1 利用天然燃料的方法 103
8.6.2 碳化問題 104
8.6.3 天然燃料中含硫化合物的問題 104
8.7 中溫SOFC 104
8.7.1 降低SOFC運行溫度所面臨的問題 104
8.7.2 新型固體電解質 105
8.7.3 新型電極材料 106
8.7.4 IT-SOFC原型樣機 107
8.8 低溫SOFC 107
8.8.1 薄膜LT-SOFC 108
8.8.2 複合電解質LT-SOFC 108
8.9 影響SOFC壽命的因素 109
參考文獻 110
第9章 其他類型的燃料電池 112
9.1 氧化還原液流電池 112
9.1.1 鐵-鉻氧化還原液流電池 112
9.1.2 全釩氧化還原液流電池 113
9.2 生物燃料電池 114
9.2.1 酶生物燃料電池 115
9.2.2 細菌生物燃料電池 116
9.3 半燃料電池 116
9.3.1 金屬-空氣電池 117
9.3.2 鎳-氫氣二次電池 117
9.4 直接碳燃料電池 118
9.4.1 目的與前期工作 118
9.4.2 反應及熱力學參數 119
9.4.3 1960年之後有關碳燃料電池的工作 119
參考文獻 121
第 10章 燃料電池與電解過程 123
10.1 水電解 123
10.1.1 具有質子傳導膜的電解池 123
10.1.2 高溫電解池 124
10.1.3 儲存電能的氫氣-氧氣系統 124
10.1.4 可逆的(組合的)PEMFC系統 125
10.2 氯-鹼電解 126
10.2.1 氯-鹼電解池中氧電極的問題 127
10.2.2 氫氣-氯氣燃料電池 127
10.3 電化學合成反應 128
10.3.1 含有二氧化碳的反應 128
10.3.2 燃料電池與化學聯產 129
參考文獻 130
第三部分 燃料電池科學和工程的內在問題
第 11章 燃料管理 133
11.1 天然燃料的重整 133
11.1.1 天然氣(甲烷) 134
11.1.2 碳源 135
11.1.3 生物乙醇 136
11.2 用於獨立電站的氫氣生產 136
11.2.1 水的電解 136
11.2.2 用於獨立電站的烴類重整 137
11.2.3 甲醇重整 137
11.2.4 由無機物製取氫氣 138
11.3 工業氫氣的淨化 138
11.3.1 脫硫 138
11.3.2 一氧化碳淨化 138
11.4 氫氣的運輸與存儲 140
11.4.1 壓縮氫氣 141
11.4.2 液化氫氣 141
11.4.3 金屬氫化物 141
11.4.4 碳材料 142
參考文獻 142
第 12章 電催化作用 144
12.1 電催化的基本原理 144
12.2 電極上Pt催化劑的引入 146
12.2.1 濺射沉積 147
12.2.2 雙離子束輔助沉積 148
12.2.3 電噴塗技術 149
12.3 鉑催化劑載體 149
12.3.1 其他碳載體 149
12.3.2 過渡金屬氧化物載體 150
12.3.3 導電聚合物基底上的鉑納米粒子 150
12.4 鉑合金及其複合物作為陽極催化劑 151
12.4.1 改進Pt-Ru催化劑的工作 151
12.4.2 鉑與其他金屬的合金 151
12.4.3 複合的鉑催化劑 152
12.5 用於燃料電池陽極的非鉑催化劑 153
12.6 氧還原反應的電催化 153
12.6.1 氧電極的開路電勢 154
12.6.2 提高鉑催化劑對ORR的催化活性 155
12.6.3 非鉑ORR催化劑 156
12.6.4 非貴金屬ORR催化劑 157
12.6.5 雙功能的氧催化劑 157
12.7 電催化劑的穩定性 158
參考文獻 158
第 13章 電解質膜 161
13.1 燃料電池相關的電解質膜問題 161
13.2 克服Nafion膜降解的相關研究工作 162
13.3 Nafion膜的改性 162
13.3.1 在Nafion膜水含量方面的改進 162
13.3.2 減少甲醇滲透 163
13.4 非氟聚合物電解質膜 164
13.4.1 基於聚苯並咪唑的電解質膜 164
13.4.2 基於聚醚醚酮的電解質膜 164
13.5 由其他材料製備的電解質膜 165
13.6 基體型電解質膜 165
13.7 氫氧根離子傳導膜 166
參考文獻 166
第 14章 用於攜帶型設備的小型燃料電池 168
14.1 小型燃料電池的工作特性 168
14.2 平板式微型燃料電池電堆 169
14.3 矽基小型燃料電池 171
14.4 基於印製電路板的小型燃料電池 172
14.5 小型固體氧化物燃料電池 173
14.6 空氣自吸式陰極的問題 173
14.7 小型燃料電池電源樣機 174
14.7.1 電源的比性能指標 174
14.7.2 小型DMFC電源 175
14.7.3 小型PEMFC電源 175
14.7.4 小型重整制氫燃料電池 176
14.8 結束語 176
參考文獻 177
第 15章 燃料電池的數學建模 178
15.1 零維建模 179
15.2 一維建模 179
15.3 二維建模 180
15.4 三維建模 181
15.5 結束語 181
參考文獻 182
第四部分 燃料電池的商業套用
第 16章 燃料電池的套用 185
16.1 大型固定電站 185
16.1.1 基本發展趨勢 185
16.1.2 混合電站 187
16.2 小型固定電站 188
16.3 交通運輸套用的燃料電池 190
16.3.1 傳統內燃機車輛的替代方案 190
16.3.2 燃料電池車實際套用存在的問題 190
16.3.3 燃料電池電動車的發展前景 192
16.3.4 燃料電池在其他運輸工具中的套用 193
16.4 攜帶型設備 194
16.4.1 攜帶型設備電源 194
16.4.2 用於攜帶型設備的燃料電池開發工作 196
16.5 燃料電池的軍事套用 197
參考文獻 198
第 17章 世界各國燃料電池的研究工作 200
17.1 燃料電池研究工作的推動力 200
17.2 燃料電池和氫能經濟 201
17.3 北美的燃料電池工作 203
17.4 歐洲的燃料電池工作 204
17.5 其他國家的燃料電池工作 204
17.6 大量公開發表的燃料電池工作 206
17.7 燃料電池領域的法規和標準 207
參考文獻 208
第 18章 展望 209
18.1 希望與失望交替時期 209
18.2 某些錯誤的概念 210
18.3 理想的燃料電池 211
18.4 燃料電池的未來規劃 213
參考文獻 214
符號表 215
縮寫 217
