本书结合燃料电池的最新发展概况，系统地介绍燃料电池种类和原理，燃料电池用氢能的制取、纯化和储存，以及燃料电池汽车等方面的知识，使读者对燃料电池及其在汽车方面的应用有全面的认识。全书分为5 章，主要内容包括燃料电池概述、燃料电池的电化学基础、燃料电池类型(第1～3 章)，燃料电池用氢燃料的制备、纯化与储存(第4 章)，以及燃料电池汽车(第5 章)。
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目录
- 目录
第1章燃料电池概述1
1.1燃料电池简介1
1.1.1燃料电池的工作原理1
1.1.2燃料电池的分类2
1.1.3燃料电池的发展历史3
1.1.4燃料电池的特性4
1.2燃料电池的应用6
1.3车载储氢技术的现状8
1.4燃料电池汽车的未来9
思考题16
参考文献16
第2章燃料电池的电化学基础18
2.1燃料电池热力学18
2.1.1Gibbs自由能与电池电动势的关系18
2.1.2能斯特方程20
2.1.3燃料电池效率21
2.2电极过程动力学23
2.2.1法拉第定律与电化学过程速率24
2.2.2电化学反应速率24
2.3极化25
2.3.1电化学极化25
2.3.2浓差极化28
2.3.3欧姆极化29
2.4极化测试30
思考题33
参考文献33
第3章燃料电池类型34
3.1质子交换膜燃料电池34
3.1.1PEMFC结构与工作原理34
3.1.2PEMFC发展简史35
3.1.3PEMFC主要部件36
3.1.4PEMFC单电池与电池组58
3.1.5PEMFC电池组失效分析63
3.2直接甲醇燃料电池63
3.2.1DMFC结构与工作原理64
3.2.2DMFC关键材料66
3.2.3DMFC与PEMFC的差别69
3.2.4DMFC存在的问题70
3.2.5DMFC的应用70
3.3固体氧化物燃料电池70
3.3.1SOFC结构与工作原理70
3.3.2SOFC发展概况72
3.3.3SOFC关键材料74
3.3.4SOFC发展趋势83
3.3.5SOFC面临的问题84
3.3.6SOFC电池组93
3.3.7高功率密度SOFC95
3.4碱性燃料电池98
3.4.1AFC结构与工作原理98
3.4.2AFC发展概况99
3.4.3AFC关键材料100
3.4.4排水103
3.4.5AFC的优缺点105
3.4.6单电池与电池组105
3.5磷酸燃料电池107
3.5.1PAFC结构与工作原理107
3.5.2PAFC发展状况108
3.5.3PAFC结构材料109
3.5.4PAFC电池组112
3.5.5影响PAFC的因素112
3.5.6影响寿命的因素及改进办法114
3.5.7PAFC的优缺点115
3.6熔融碳酸盐燃料电池116
3.6.1MCFC结构与工作原理116
3.6.2MCFC发展概况117
3.6.3MCFC关键材料118
3.6.4MCFC单电池与电池组122
3.6.5操作条件对MCFC性能的影响123
3.6.6MCFC的优缺点126
思考题127
参考文献127
第4章燃料电池用氢燃料的制备、纯化与储存134
4.1氢气的制备134
4.1.1化石能源制氢134
4.1.2水电解制氢143
4.1.3生物质制氢146
4.1.4氮氢化合物制氢151
4.1.5硼氢化钠制氢154
4.2氢气的纯化157
4.2.1变压吸附法158
4.2.2膜分离技术159
4.2.3低温分离法162
4.2.4金属氢化物法162
4.3氢气的储存163
4.3.1高压气态存储163
4.3.2低温液态存储165
4.3.3金属氢化物储氢166
4.3.4新型碳材料储氢170
4.3.5有机液体氢化物储氢173
4.3.6其他储氢技术174
思考题181
参考文献181
第5章燃料电池汽车184
5.1燃料电池汽车的工作原理184
5.2燃料电池汽车的重要部件185
5.2.1燃料电池发动机186
5.2.2动力系统186
5.2.3电动机190
5.2.4电子控制系统192
5.2.5燃料供应系统193
5.2.6安全系统198
5.3燃料电池汽车的关键技术201
5.3.1电池技术201
5.3.2电机技术202
5.3.3控制器技术204
5.4质子交换膜燃料电池电动汽车205
5.4.1发展概况205
5.4.2研发方向和需要解决的问题213
5.5固体氧化物燃料电池汽车215
5.5.1发展概况215
5.5.2SOFC电池应用于汽车所面临的挑战218
5.6燃料电池汽车的基础设施建设219
5.6.1氢气加注站219
5.6.2全球氢气加注站的发展概况224
5.7燃料电池汽车的测试评价体系228
5.7.1燃料电池汽车相关标准228
5.7.2燃料电池汽车测试评价230
思考题233
参考文献233
附录燃料电池与氢能相关国家标准236
附录1燃料电池相关国家标准236
附录2燃料电池汽车相关国家标准241
附录3氢气制取相关国家标准243
附录4氢能储运基础设施相关国家标准245
附录5加氢基础设施相关国家标准246
附录6氢能其他相关国家标准248
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