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王志成 等 著

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• 燃料电池
• 燃料电池汽车
• 新能源汽车
• 可再生能源
• 能源技术
• 汽车工程
• 电化学
• 环保技术
• 储能技术
• 动力系统

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030513045

版次：01

商品编码：12143280

包装：平装

丛书名： 普通高等教育"十三五"规划教材新能源科学与工程专业系列教材

开本：32开

出版时间：2017-03-01

页数：196

正文语种：中文

内容简介

本书由5章组成，主要内容包括燃料电池的概述、电化学基础、分类及基本原理（第1～3章）；燃料电池用氢燃料的制备与储存（第4章）以及燃料电池汽车部分（第5章）。
本书可作为应用型本科院校的新能源科学与工程及相关专业的本科学生教材，也可供相关专业的工程技术人员参考。

目录

前言

第1章 燃料电池概述
1.1 燃料电池的工作原理
1.2 燃料电池的分类
1.3 燃料电池的发展历史
1.4 燃料电池的特性
1.5 燃料电池的应用
参考文献

第2章 燃料电池的电化学基础
2.1 燃料电池热力学
2.1.1 Gibbs自由能与电池电动势的关系
2.1.2 能斯特方程
2.1.3 燃料电池效率
2.2 电极过程动力学
2.2.1 法拉第定律与电化学过程速率
2.2.2 电化学反应速率
2.3 极化
2.3.1 电化学极化
2.3.2 浓差极化
2.3.3 欧姆极化
2.4 极化测试
参考文献

第3章 燃料电池类型
3.1 质子交换膜燃料电池
3.1.1 PEMFC结构与工作原理
3.1.2 PEMFC发展简史
3.1.3 PEMFC主要部件
3.1.4 PEMFC单电池与电池组
3.1.5 PEMFC电池组失效分析
3.2 直接甲醇燃料电池
3.2.1 DMFC结构与工作原理
3.2.2 DMFC关键材料
3.2.3 DMFC与PEMFC的差别
3.2.4 DMFC存在的问题
3.2.5 DMFC的应用
3.3 固体氧化物燃料电池
3.3.1 SOFC结构与工作原理
3.3.2 SOFC发展概况
3.3.3 SOFC关键材料
3.3.4 SOFC发展趋势
3.3.5 SOFC面临的问题
3.3.6 SOFC电池组
3.3.7 高功率密度SOFC
3.4 碱性燃料电池
3.4.1 AFC结构与工作原理
3.4.2 AFC发展概况
3.4.3 AFC关键材料
3.4.4 排水
3.4.5 AFC的优缺点
3.4.6 单电池与电池组
3.5 磷酸燃料电池
3.5.1 PAFC结构与工作原理
3.5.2 PAFC发展状况
3.5.3 PAFC结构材料
3.5.4 PAFC电池组
3.5.5 影响PAFC的因素
3.5.6 影响寿命的因素及改进办法
3.5.7 PAFC的优缺点
3.6 熔融碳酸盐燃料电池
3.6.1 MCFC结构与工作原理
3.6.2 MCFC发展概况
3.6.3 MCFC关键材料
3.6.4 MCFC单电池与电池组
3.6.5 操作条件对MCFC性能的影响
3.6.6 MCFC的优缺点
参考文献

第4章 燃料电池用氢燃料的制备、纯化与储存
4.1 氢气的制备
4.1.1 化石能源制氢
4.1.2 水电解制氢
4.1.3 生物质制氢
4.1.4 氮氢化合物制氢
4.1.5 硼氢化钠制氢
4.2 氢气的纯化
4.3 氢气的储存
4.3.1 高压气态存储
4.3.2 低温液态存储
4.3.3 金属氢化物储氢
4.3.4 新型碳材料储氢
4.3.5 有机液体氢化物储氢
4.3.6 其他储氢技术
参考文献

第5章 燃料电池汽车
5.1 燃料电池汽车的工作原理
5.2 燃料电池汽车的重要部件
5.2.1 燃料电池发动机
5.2.2 动力系统
5.2.3 电动机
5.2.4 电子控制系统
5.2.5 燃料系统
5.2.6 安全系统
5.3 燃料电池汽车的关键技术
5.3.1 电池技术
5.3.2 电机技术
5.3.3 控制器技术
5.4 质子交换膜燃料电池电动汽车
5.4.1 发展概况
5.4.2 研发方向和需要解决的问题
5.5 固体氧化物燃料电池汽车
5.5.1 发展概况
5.5.2 SOFC电池应用于汽车所面临的挑战
5.6 燃料电池汽车的基础设施建设
5.6.1 氢气加注站
5.6.2 全球氢气加注站的发展概况
参考文献

《智慧出行：电动汽车与可持续能源的未来》 在这本深入浅出的著作中，我们将一同探索改变我们出行方式的革命性技术——电动汽车，以及它们与日益重要的可持续能源之间的紧密联系。本书并非专注于某个特定技术，而是以更广阔的视角，为您呈现电动汽车产业蓬勃发展的全景图，并深入剖析其背后的能源驱动力。 第一部分：电动汽车的多样面貌与发展现状 我们将从电动汽车的基本类型入手，清晰地区分纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）以及其他仍在探索中的前沿设计。您将了解不同类型电动汽车的工作原理，它们各自的优势与局限，以及它们在不同应用场景下的可行性。 纯电动汽车（BEV）的动力心脏： 深入解析电池技术的核心——锂离子电池的化学组成、能量密度、充放电特性以及其在电动汽车续航里程和性能中的关键作用。我们将探讨当前电池技术的最新进展，如固态电池、硅基负极等，以及它们有望带来的突破。 混合动力汽车的演进： 审视插电式混合动力汽车在传统燃油发动机与电动机之间的协同工作，以及它们如何在续航和燃油经济性之间找到平衡。我们将分析不同混合动力系统的设计理念及其对用户体验的影响。 充电基础设施的脉络： 详细介绍当前全球充电网络的布局、充电方式（交流慢充、直流快充）的技术标准以及建设面临的挑战。本书将为您梳理充电桩的类型、互联互通的标准以及未来智慧充电的发展趋势。 电动汽车的整车设计与集成： 探讨电动汽车在底盘、驱动系统、能量回收以及车身轻量化等方面的独特设计考量，以及这些设计如何影响其性能、操控和安全性。 第二部分：驱动未来的可持续能源 电动汽车的普及离不开清洁、可再生的能源供应。本部分将重点关注支撑电动汽车发展的各类可持续能源，并分析它们与交通运输领域的融合潜力。 太阳能：光的能量转化为动的力量： 详细介绍光伏发电的原理、太阳能电池的类型及其效率提升的研究进展。我们将探讨太阳能如何通过电网直接为电动汽车充电，或者通过储存设备（如家庭储能系统）间接提供支持。 风能：风的动能驱动清洁出行： 阐述风力发电机的种类、运行机制以及风能发电的经济性和环境效益。我们将分析风电场如何为电网提供稳定电力，进而为电动汽车充电提供可靠的绿色能源。 水电：水的力量，清洁的保障： 回顾水电发电的基本原理，并分析其在能源结构中的地位。我们将探讨水电在满足高峰用电需求方面的作用，以及它如何间接支持电动汽车的普及。 储能技术的关键地位： 深入探讨电池储能（包括但不限于锂离子电池）、抽水蓄能、飞轮储能等多种储能技术，分析它们在平衡电网供需、提高可再生能源利用率方面的核心作用，以及它们与电动汽车充电协同工作的潜力。 智能电网与电动汽车的互动： 剖析智能电网的架构、通信技术以及其在优化能源分配、支持电动汽车有序充电方面的关键作用。我们将探讨需求响应、车辆到电网（V2G）等概念，以及它们如何实现能源的双向流动，提高能源利用效率。 第三部分：电动汽车与可持续能源的融合展望 本部分将着眼于电动汽车与可持续能源融合的未来图景，探讨其带来的机遇、挑战以及可能的解决方案。 绿色出行的社会经济效益： 分析电动汽车的普及对减少空气污染、降低温室气体排放、改善城市环境的积极影响，以及其在降低能源成本、促进能源独立方面的经济优势。 政策法规的引导与推动： 梳理全球各国在推广电动汽车和发展可再生能源方面的政策导向、补贴机制、技术标准以及碳排放法规，探讨政策对产业发展的重要作用。 技术创新与产业升级： 展望未来电动汽车技术（如固态电池、更高效率的电机、智能驾驶技术）和可持续能源技术（如新一代太阳能电池、先进储能材料）的融合发展趋势，以及它们将如何共同驱动交通运输的绿色革命。 挑战与应对策略： 坦诚探讨电动汽车普及过程中可能遇到的挑战，例如电池回收与处理、充电基础设施的普及速度、电网负荷的压力、以及原材料的可持续获取等，并提出相应的技术、政策和社会层面的应对策略。 未来的出行生态： 勾勒一幅以电动汽车和可持续能源为核心的未来出行生态系统，包括共享出行、自动驾驶、智慧城市以及人与能源的和谐共生，展望一个更清洁、更高效、更智能的出行未来。 本书旨在为所有对电动汽车、可持续能源以及未来出行感兴趣的读者提供一个全面、深入的认识。无论您是能源行业的从业者、汽车行业的研发人员、政策制定者，还是仅仅是一名对未来充满好奇的普通公民，都将从中获得有价值的见解。我们将共同揭示，电动汽车与可持续能源的完美结合，正是通往一个更绿色、更美好的出行未来的必由之路。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对汽车技术有着狂热追求的爱好者，尤其关注那些能够颠覆传统出行方式的革命性技术。最近，我入手了一本名为《燃料电池与燃料电池汽车》的书，这本书的吸引力在于它承诺将我带入一个前沿技术的世界，让我能够更深入地了解这个被誉为“未来能源”的驱动方式。我的期待是，这本书能够像一位资深的工程师，将复杂的技术语言转化为易于理解的知识。我希望书中能够详细阐述燃料电池的基本工作原理，比如阴极、阳极、电解质和催化剂的作用，以及质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）等主流技术的核心差异和各自的适用场景。此外，我非常想了解燃料电池系统在汽车上的具体应用，包括能量管理系统、储氢系统（高压气态储氢、液态储氢、固态储氢等），以及与电池动力系统（如果存在混合动力车型）的协同工作方式。我希望书中能够配有清晰的结构图和工作流程示意图，帮助我直观地理解整个动力系统的组成和运作。关于燃料电池汽车的性能，比如续航里程、动力输出、启动速度以及在不同环境下的表现，我也希望能有详实的介绍和对比。更重要的是，我希望能在这本书中找到关于燃料电池技术发展趋势的分析，包括未来可能出现的材料革新、效率提升、成本降低等方面的信息，这对于我判断这项技术未来的发展前景至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对环保和可持续发展理念深信不疑的人，我一直密切关注着能够减少碳排放的交通技术。《燃料电池与燃料电池汽车》这本书，在我看来，正是这样一个能够引领绿色出行未来的重要载体。我期待这本书能够不仅停留在技术层面的介绍，更能触及到它对环境、对社会带来的深远影响。我希望书中能够详细地解释，为什么燃料电池被认为是清洁能源，它在整个生命周期中，从氢气的生产到最终的水排放，其环保效益是如何体现的。我特别关注书中是否讨论了不同制氢技术的环境足迹，例如，是绿氢（通过可再生能源电解水制取）还是灰氢（通过化石燃料制取）的普及，对燃料电池汽车的整体环保性有何影响。此外，我希望这本书能够介绍燃料电池汽车在降低城市空气污染方面的潜力，以及它如何帮助我们实现更可持续的交通体系。除了技术和环境层面，我还对燃料电池汽车的经济性问题感到好奇。书中是否会涉及燃料电池汽车的生产成本、维护成本、运行成本，以及与传统燃油车和纯电动汽车的经济性对比？这些信息对于普通消费者来说，是决定是否接受这项新技术的关键。我希望作者能够以一种客观、全面的视角，为我们呈现一个真实可靠的燃料电池汽车发展图景，让我们能够更好地理解这项技术，并为未来的绿色出行做出明智的选择。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对汽车产业发展趋势高度关注的行业观察者。《燃料电池与燃料电池汽车》这本书，对我来说，是一份宝贵的行业研究报告。我期望书中能够深入分析当前燃料电池汽车在全球范围内的发展现状，包括主要国家和地区在技术研发、政策支持、基础设施建设以及市场推广方面的投入和策略。我希望书中能够提供详细的市场数据，例如，不同区域的燃料电池汽车销量、氢燃料加注站的建设数量和分布情况，以及相关的产业链规模和增长预测。对于投资和商业机会，我非常希望能在这本书中找到一些具有参考价值的信息，比如，哪些关键技术领域最有可能实现突破？哪些企业在燃料电池汽车领域具有领先优势？以及未来可能出现的商业模式和合作机会。我同样希望书中能够对燃料电池汽车在商用车领域的应用前景进行深入探讨，例如，在卡车、公交车、出租车等领域的潜在优势和面临的挑战。总而言之，我希望这本书能够为我提供一个全面、深入的行业视角，让我能够更好地理解燃料电池汽车产业的现状和未来走向，并为我的决策提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

作为一个热衷于了解新兴技术如何改变我们生活的读者，我对《燃料电池与燃料电池汽车》这本书的出现感到非常兴奋。我希望这本书能够像一位睿智的讲解员，将枯燥的技术细节变得生动有趣，让我能够轻松理解这项技术的核心价值。我期待书中能够通过一些生动的比喻和形象的插图，解释燃料电池是如何将氢气的化学能转化为电能的，而这个过程又为何比内燃机更加高效和清洁。我特别希望书中能够介绍一些实际的燃料电池汽车的应用案例，比如，一些已经投入使用或正在进行大规模测试的车型，它们在实际道路上的表现如何？消费者对它们的反馈又是怎样的？这些故事能够帮助我更直观地理解这项技术在我们日常生活中的可能性。此外，我非常好奇，与目前主流的纯电动汽车相比，燃料电池汽车在续航里程、充电（加氢）速度、以及在寒冷环境下的性能表现上，有哪些显著的优势和劣势？我希望书中能够提供一些客观的比较数据和分析，让我能够对这项技术有一个更全面的认识。我期待这本书能够让我走出对燃料电池汽车的模糊印象，真正认识到它在未来交通领域扮演的重要角色。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对汽车工程有着浓厚兴趣的在校学生，一直渴望能有更系统、更深入的学习资源来拓展我的专业知识。《燃料电池与燃料电池汽车》这本书，对我来说，就像是一位经验丰富的导师，能够引导我走进燃料电池汽车这个充满挑战和机遇的领域。我期待这本书能够以严谨的学术态度，系统地介绍燃料电池电化学的基本原理，比如Nernst方程、法拉第定律在其中的应用，以及电极反应动力学。我希望书中能够详细讲解不同类型燃料电池的结构和工作机理，例如，质子交换膜燃料电池（PEMFC）中的膜电极组件（MEA）是如何设计的，固体氧化物燃料电池（SOFC）中的电解质材料有哪些特性，以及高温燃料电池（如MCFC、PAFC）的优势和挑战。我还希望书中能深入探讨燃料电池系统在整车集成方面的工程问题，包括热管理系统、水管理系统、氢气供应系统以及控制策略的设计。对于燃料电池汽车的性能评估，我希望能看到关于能量效率、功率密度、耐久性以及启动时间的具体指标和测试方法。此外，如果书中能包含一些相关的科研进展、专利技术分析，或者对未来技术发展方向的展望，那将对我学习和研究具有非常重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我对科技类书籍的偏爱，让我对《燃料电池与燃料电池汽车》这本书产生了浓厚的兴趣。我期望这本书能像一位技艺精湛的工匠，将复杂的工程细节细致地呈现出来，让我能够一窥燃料电池汽车的内部构造和运行机制。我希望书中能够详细介绍燃料电池堆的制造工艺，包括催化剂的涂覆技术、膜的制备方法，以及双极板的加工工艺。我同样希望了解，在燃料电池系统集成过程中，有哪些关键的工程挑战需要克服，例如，如何保证氢气在高温高压下的安全供应，如何有效地管理系统产生的热量和水，以及如何设计一套可靠的控制系统来优化燃料电池的运行效率。对于储氢技术，我非常希望能在这本书中找到详尽的介绍，比如，不同类型的储氢罐（高压气态、低温液态、固态储氢材料）的优缺点、安全性能以及能量密度。我同样好奇，燃料电池汽车的维护保养与传统汽车有何不同？是否需要特殊的工具和技术？这些实际问题，对于任何考虑购买或使用燃料电池汽车的潜在用户来说，都至关重要。我希望这本书能够提供清晰的技术解析和工程图纸，让我能够真正地“看懂”一辆燃料电池汽车。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对汽车设计和工程原理都有浓厚兴趣的普通读者。最近，我拿到了《燃料电池与燃料电池汽车》这本书，感觉它像是一本开启汽车技术新篇章的钥匙。我的想法是，这本书应该能让我像一个汽车工程师一样，去“解剖”一辆燃料电池汽车。我期望它能详细地剖析燃料电池堆的核心部件，比如膜电极组件（MEA）的构成，催化剂（通常是铂金）在其中的重要性，以及不同电解质材料（如聚合物、陶瓷）对电池性能的影响。我还想了解，燃料电池堆是如何集成在一起形成一个完整的系统，以及这个系统如何与汽车的其他关键部件，如电机、电池组（如果是混合动力）、传动系统以及车载的控制单元协同工作。我非常好奇，燃料电池汽车在结构设计上与传统汽车有何不同？比如，储氢罐的安装位置和安全设计，以及相关的冷却系统和排气系统（主要是水蒸气）是如何布置的。另外，对于普通驾驶者来说，燃料电池汽车的驾驶体验是否与传统汽车有显著差异？比如，动力响应、噪音水平、平顺性等等，我希望能在这本书中找到答案。我期待这本书能包含大量的技术图示和原理性插图，让我能够清晰地看到每一个组件是如何工作的，以及它们是如何相互连接、相互作用的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就相当吸引人，那种金属质感的光泽，搭配上略显科技感的字体，一下子就把我拉进了“燃料电池”这个神秘又充满希望的领域。我一直对新能源汽车有浓厚的兴趣，尤其是那些能够真正做到零排放、并且续航能力媲美传统燃油车的技术。所以，当我在书店看到这本书时，几乎是毫不犹豫地就把它收入囊中了。迫不及待地翻开第一页，我首先关注的是作者的背景和这本书的整体架构。我希望这本书能像一位经验丰富的向导，带领我从最基础的概念讲起，一步步深入到燃料电池的核心原理，再到它如何巧妙地融入到汽车的设计和运作之中。我期待看到关于不同类型燃料电池（比如PEMFC, SOFC等）的详细介绍，它们各自的优缺点，以及在实际应用中面临的挑战和已经取得的突破。另外，我非常好奇书中有没有涉及到燃料电池汽车的产业链，包括氢气的制备、储存、运输以及加氢站的建设等关键环节。这些都是决定燃料电池汽车能否大规模普及的重要因素，所以如果书中能有这方面的内容，那无疑会大大增加其价值。我脑海中已经勾勒出了一幅画面：在细致的图解和清晰的文字引导下，我能够理解那些复杂的电化学反应，能够想象出燃料电池堆如何在汽车内部悄无声息地工作，为车辆提供源源不断的动力。我更希望这本书能够提供一些案例分析，比如一些成功或者正在开发的燃料电池汽车的型号，它们的技术亮点和市场表现。毕竟，理论知识的学习固然重要，但结合实际应用，能够更好地理解技术的落地性和前瞻性。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都在寻找能够提供深入洞察和前沿视野的技术类书籍。《燃料电池与燃料电池汽车》这本书，恰好满足了我对这份期待。我希望这本书能够不仅仅是技术的堆砌，更能展现出这项技术的未来潜力以及它将如何塑造我们未来的交通格局。我期待书中能够提供一些关于燃料电池技术发展历程的梳理，从早期的探索到现在的商业化尝试，那些关键的里程碑事件和技术突破，都希望能有所提及。我同样希望书中能够探讨燃料电池汽车在不同应用场景下的优势，例如，对于长途运输、重型车辆或者特殊工况下的适用性，以及它与纯电动汽车在这些场景下的竞争与互补关系。另外，对于“加氢难”和“氢气成本高”这些普遍存在的顾虑，我希望书中能够提供一些具有建设性的解决方案和发展趋势的分析，比如，新型储氢技术的进展，或者制氢成本下降的可能路径。我非常期待书中能够包含一些对未来燃料电池汽车市场的预测和分析，包括潜在的市场规模、政策支持的作用，以及技术创新将如何驱动市场增长。总而言之，我希望这本书能够为我打开一扇了解未来交通的窗户，让我能够更清晰地看到燃料电池技术所蕴含的巨大能量和无限可能。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本优秀的科技书籍，不仅应该提供知识，更应该激发思考。《燃料电池与燃料电池汽车》这本书，我期待它能成为一本能够引发我深度思考的读物。我希望书中能够不仅仅停留在对现有技术的介绍，更能提出一些前瞻性的问题，引发我对未来交通能源体系的思考。例如，当燃料电池汽车大规模普及后，我们将如何构建一个全新的氢能源基础设施？它的能源安全性和可靠性如何保障？与纯电动汽车以及其他新能源技术相比，燃料电池汽车在未来的能源结构中将扮演怎样的角色？它会是主流，还是作为一种重要的补充？我希望书中能够提供一些关于这些问题的分析和讨论，甚至是大胆的预测。我同样希望书中能够探讨燃料电池技术在“能源转型”大背景下的战略意义，它如何与可再生能源（如太阳能、风能）相结合，形成一个更清洁、更可持续的能源闭环。我期待这本书能够让我跳出技术细节，站在更高的层面去审视燃料电池汽车这项技术，并思考它对我们社会、经济和环境可能带来的长远影响。