燃料電池 [燃料電池のキホン] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本間琢也，上松宏吉 著，薛智恆 译

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• 燃料電池
• 燃料電池技術
• 新能源
• 可再生能源
• 能源工程
• 化學工程
• 電化學
• 環境工程
• 基礎科學
• 技術手冊

出版社： 瑞昇文化事業股份有限公司

ISBN：9789866185632

版次：1

商品编码：16012541

包装：平裝

外文名称：燃料電池のキホン

开本：25開

出版时间：2011-09-30

页数：208

正文语种：繁體中文

商品尺寸：15×21×1.5 cm

编辑推荐

連北極熊都說讚的替代能源 ：在石油能源即將耗盡的今日，燃料電池以替代能源的候補選手而大受注目，以燃料電池做為汽車的動力，甚至被視為21世紀的趨勢。而且燃料電池不但效率高，還有不排放廢氣的特性！節能減碳阻止暖化，用燃料電池還北極熊一個冷死人的家吧！
全方位燃料電池入門書：本書以燃料電池為中心，以簡單明瞭的方式，解說其運作方式與特徵，還有與電池的相異之處、種類和運用領域，以及發展歷史與開發動向
作者簡介
本間琢也
出生大阪府。1957年於京都大學大學院工程學研究科修完碩士學位。自進入通產省電子技術綜合研究所（現產業技術綜合研究所）以來，就始終從事能源工程學的研究。1970年擔任同所的能源變換研究室長。1979年擔任筑波大學教授。1993年擔任新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）理事、筑波大學名譽教授。1997年擔任燃料電池開發中心常任理事、2005年擔任同所顧問。著有『燃料電池入門講座』（暫譯）（電波新聞）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（□□□社）等許多著作。
上松宏吉
1940年出生於神奈川縣。法政大學工學部經營工程學科畢業。1962年就職於現在的IHI股份有限公司。從事LNG冷能發電、煤氣化、燃料電池（燃料電池研究部長）等相關工作，2000年擔任丸紅公司的技術協調員、2001年擔任FCTec股份有限公司代表董事、2007年起開始擔任顧問。著有『燃料電池的發電系統與熱量計算』（暫譯）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（共同著作）、『能量用語辭典』（暫譯）（共同翻譯）（皆由□□□社出版）等著作。

内容简介

藉由氫與氧高效率地產生電力，「燃料電池」能否取代石油燃料，成為新能源的先驅？
來認識燃料電池吧！
燃料電池一開始被應用在探索宇宙的人工衛星之上，而如今已經成為在地面上供給電力、熱能的汽電共生裝置，以及汽車的動力來源，是貼近你我生活的一種存在。
家庭用燃料電池已在2009年開始販售商用機型，燃料電池車也預計可在2015年開始達到普及。在環保意識高漲的今天，為了減輕環境的負擔，必須建設出，並用電力與熱能來提高整體效率的基礎能源。針對於此，氫氣將隨同燃料電池一起肩負起重要職責，讓「氫能社會」成為拯救地球的『解決方案』！
本書將從科學角度詳細介紹燃料電池的運作原理，並說明將燃料電池應用在生活之中，以及汽車和工業上的情形。
讓我們一同來認識這位能源界的明日之星吧！
本書特色
連北極熊都說讚的替代能源 ：在石油能源即將耗盡的今日，燃料電池以替代能源的候補選手而大受注目，以燃料電池做為汽車的動力，甚至被視為21世紀的趨勢。而且燃料電池不但效率高，還有不排放廢氣的特性！節能減碳阻止暖化，用燃料電池還北極熊一個冷死人的家吧！
全方位燃料電池入門書：本書以燃料電池為中心，以簡單明瞭的方式，解說其運作方式與特徵，還有與電池的相異之處、種類和運用領域，以及發展歷史與開發動向

作者简介

本間琢也
出生大阪府。1957年於京都大學大學院工程學研究科修完碩士學位。自進入通產省電子技術綜合研究所（現產業技術綜合研究所）以來，就始終從事能源工程學的研究。1970年擔任同所的能源變換研究室長。1979年擔任筑波大學教授。1993年擔任新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）理事、筑波大學名譽教授。1997年擔任燃料電池開發中心常任理事、2005年擔任同所顧問。著有『燃料電池入門講座』（暫譯）（電波新聞）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（オーム社）等許多著作。
上松宏吉
1940年出生於神奈川縣。法政大學工學部經營工程學科畢業。1962年就職於現在的IHI股份有限公司。從事LNG冷能發電、煤氣化、燃料電池（燃料電池研究部長）等相關工作，2000年擔任丸紅公司的技術協調員、2001年擔任FCTec股份有限公司代表董事、2007年起開始擔任顧問。著有『燃料電池的發電系統與熱量計算』（暫譯）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（共同著作）、『能量用語辭典』（暫譯）（共同翻譯）（皆由オーム社出版）等著作。

目录

前言
登場角色介紹
第１章 燃料電池是什麼啊？
001燃料電池和電解反應相反，是藉由氫素與空氣產生電力
002燃料電池是藉由電化學反應，直接讓燃料產生電力
003自然界中沒有單獨存在的氫素，因此一般都會藉由重組化石燃料製造
004燃料電池就算在低溫操作或小規模下，也能達到高效率的發電
005發電單位的單電池，是由電極、電解質、分隔板以及外電路構成的
006單電池的電能與電壓，可藉由吉布斯自由能的減少量來計算
007為求燃料電池的發電效率，會使用到熱力學的能量函數
008電流是根據電極的反應速度決定的
009電流增加，電極間的電壓就會下降
010電極上會形成氣體分子、觸媒、電解質三者互相接觸的三相界面
011單電池的電壓僅有1V左右，因此會堆疊起來，透過堆疊結構達到高電壓的輸出
012在構成燃料電池的系統上，必須要用到數個組件
013從化石燃料中製造出氫的燃料處理裝置的「重組」程序
014實證實驗的成果，結出了名為「ENE-FARM」的果實
家庭用燃料電池系統迎來了商用化階段
015世界最早的燃料電池，是威廉.葛洛夫的水的電解實驗裝置
016以在地面上使用為目標，燃料電池的開發軌跡
017燃料電池會根據使用的電解質來做區分
018高功率並且便宜的鹼性燃料電池，會用在宇宙開發或人工衛星上
019磷酸燃料電池會使用在中容量的汽電共生裝置上
020低溫型與高溫型的燃料電池，各有各不同的特性
021熔融碳酸鹽燃料電池的運作原理與特徵
022固體氧化物燃料電池是由陶瓷結構製成的
023固體氧化物燃料電池，天然氣也可做為燃料直接導入
024圓筒形的固體氧化物燃料電池，可保持強度、並難以碎裂
025固體高分子膜燃料電池，適當管理水分是很重要的
026甲醇燃料電池能直接用甲醇反應，做為行動設備的電源使用
027聯氨燃料電池也頗具歷史，並因游離碳而受到世人注目
COLUMN 燃料電池單電池的運作
第２章 燃料電池和二次電池有哪裡不一樣？
028燃料電池擁有發電機能，二次電池則可儲存電力
029充放電時的電極反應與活性物質的變化
030二次電池的電解質中，有道僅讓離子通過的障壁
031追查丹尼爾電池的電化學反應程序
032鉛蓄電池的放電過程，是將二氧化鉛與鉛轉換成硫酸鉛與水
033充電是指將放電過的活性物質，經由電解恢復原狀的過程
034表示二次電池性能與特性的獨特評量指標
035用反應式來算看看理論能量密度吧
036電池實際上的能量密度，會遠比理論值還要低
037鎳氫電池的充放電反應，與二次電池的發展經緯
038在電動汽車的開發下，倍受矚目的鋰離子電池
039鋰的特性與鋰系電池
040鋰離子電池的充放電動作與特徵
041鋰離子電池的起火事故與安全對策
042支撐智慧電網（次世代電網）的大容量蓄電池
043活性物質全存放在外部的氧化還原液流電池
COLUMN 不論是燃料電池還是二次電池，基本上都是氧化還原反應
第３章 與生活息息相關的家庭用燃料電池
044家庭用燃料電池的推動普及，始於對抗全電化的念頭
045選擇固態高分子膜型的理由，是基於日本產官學合作計畫的實績
046燃料電池的發電量，適合用來供給基礎電力
047額定功率會設為1kW，是基於電力與熱能需求量的比率
048用電需求是冬夏兩季較高、熱需求則是夏季較低
049家庭用燃料電池的物質、熱能、與電力的流動
050追查系統內的空氣與水的流動
051追查熱能的流動 廢熱回收裝置的功用
052家庭用燃料電池的條件就在於，安全、安心、並能長久使用
053想一想家庭用燃料電池的進化
054中溫型燃料電池的開發案例
055固態氧化物燃料電池在家庭使用上的好處
056家庭用固態氧化物燃料電池的問題點
COLUMN 家庭用燃料電池會與電力系統並聯運轉
第４章 在生活以及經濟活動上必不可缺的汽車方面的運用
057燃料電池車(FCV)是個怎樣的車種？
058燃料電池車是裝載何種燃料？
059汽車搭載高壓氫氣的方法
060藉由液態氫或儲氫合金儲藏時的問題點
061提供燃料電池車氫燃料的加氫站
062燃料電池車所要求的氫是？
063加氫站的系統構成
064燃料電池車的環境性能與效率的評價方法
065氫很危險？ 關於燃料電池車的安全性
066燃料電池車的歷史與發展經緯
067為讓燃料電池車普及所必須克服的問題
068汽車以外的移動物體，也有考慮燃料電池的運用
069想一想汽車的未來局勢
COLUMN 汽車用燃料電池是小巧精緻的固態高分子膜形
第５章 支援普及運算的行動設備電源
070固態高分子膜型與甲醇燃料電池在性能上的相異點
071甲醇的滲透現象是種怎樣的現象？
072為改善甲醇燃料電池性能的嘗試
073抑制甲醇滲透現象的新電解質膜範例
074行動設備用甲醇燃料電池的系統結構
075選擇主動式與被動式的重點
076也嘗試製造過行動設備用的固態高分子膜燃料電池
077行動設備用甲醇燃料電池的開發史
078在社會上推廣甲醇時的問題點
COLUMN 甲醇燃料電池無需使用重組器
第６章 來調查一下工業用燃料電池吧！
079工業用燃料電池會用在何種用途上？
080開啟工業用市場的磷酸燃料電池
081磷酸燃料電池的開發與市場開拓史
082食物廢棄物或廚餘是有效的能源資源
083利用廚餘產生電力的燃料電池
084利用生質廢棄物能源的熔融碳酸鹽型
085稱為第三世代燃料電池的固態氧化物燃料電池
086高溫型燃料電池可使用的燃料範圍廣泛
087結合高溫型燃料電池與氣輪機發電系統的高效率發電系統
COLUMN 各種工業用燃料電池的登場
第７章 智慧型能源網與氫能社會
088氫能社會的印象
089氫是怎樣的物質？
090想像一下近未來的環保生活吧
COLUMN 智慧型能源網與氫能源系統
參考文獻
索引

好的，这是一份关于一本名为《燃料電池のキホン》的图书的详细简介，内容旨在全面涵盖该书可能包含的知识点，同时确保语言自然、专业，不带有AI痕迹。 --- 《燃料電池のキホン》图书简介：深入探索能源转化的基石 图书定位： 本书旨在为读者提供一套系统、全面且深入的燃料电池基础知识体系。它不仅仅是一本理论概述，更是一本结构严谨的入门与进阶参考手册，致力于将复杂的电化学原理转化为易于理解的概念框架，为工程师、科研人员、能源行业从业者以及相关专业学生提供坚实的理论基础和实践指导。 内容框架与核心主题： 本书的编排逻辑清晰，从最基本的电化学原理出发，逐步深入到燃料电池的各种核心技术、系统构成、运行机制、关键材料以及面临的挑战与未来展望。 第一部分：燃料电池的电化学基础与原理（Foundations of Electrochemical Theory） 本部分是理解燃料电池工作机制的基石。它首先回顾了电化学的基本定律，包括法拉第电解定律、能斯特方程以及电化学热力学基础，为后续的电池性能分析打下理论基础。 1. 电池的本质与分类： 详细阐述了燃料电池与传统电池（如蓄电池）在能量输入和输出方式上的根本区别。系统地介绍了燃料电池的种类划分，基于工作温度、电解质类型和燃料形式的主要分类体系。 2. 核心电化学反应： 深入剖析了燃料电池内部的电极反应机理。重点讲解了阳极氧化反应（燃料的活化过程）和阴极还原反应（氧化剂的获取过程）。对反应动力学进行了细致的阐述，包括欧姆极化、浓差极化和活化极化这三大极化现象的物理化学根源及其对电池性能的影响。 3. 电池的电压与效率： 阐释了燃料电池的理论开路电压（Nernst电压）的计算方法，以及实际工作电压与理论电压之间的差距分析。引入了法拉第效率和能量转换效率的概念，并探讨了如何通过优化反应条件来提高整体热力学效率。 第二部分：主要燃料电池类型详解（Detailed Analysis of Major Fuel Cell Types） 本书用大量篇幅系统性地介绍了当前研究和商业化应用中最具代表性的几种燃料电池技术，分析了它们各自的优势、局限性以及适用的应用场景。 1. 质子交换膜燃料电池（PEMFC）： 工作机制： 重点阐述了固态聚合物电解质膜的离子传导机制，以及在低湿度和低温下质子传输的挑战。 关键材料： 详细对比了 Nafion 等商用离子交换膜的性能参数，并探讨了新型非氟化膜的研究进展。 应用焦点： 强调了其在便携式电源和汽车领域（如氢燃料电池汽车）的驱动作用。 2. 固体氧化物燃料电池（SOFC）： 高温特性： 解释了 SOFC 在 600°C 至 1000°C 范围内工作的原理，以及高温带来的快速启动和多燃料兼容性的优势。 电解质与电极： 详述了氧化物陶瓷材料如 YSZ（氧化钇稳定氧化锆）在电解质中的应用，以及阴极材料（如 LSM）的挑战，特别是在二氧化碳环境下的稳定性问题。 系统集成： 讨论了 SOFC 在分布式发电和热电联供（CHP）系统中的集成设计。 3. 碱性燃料电池（AFC）与磷酸型燃料电池（PAFC）： AFC 特点： 阐述了其使用液态KOH电解质的特点，以及对二氧化碳敏感性的限制。 PAFC 技术： 分析了使用浓磷酸作为电解质的特性，特别是在中温运行条件下对燃料纯度的要求。 4. 直接甲醇燃料电池（DMFC）： 直接供能： 详细介绍了直接在阳极氧化甲醇的反应路径，以及甲醇穿透效应（Crossover Effect）对电池性能的严重制约。 微型应用： 探讨了其在便携式电子设备和应急电源中的潜在价值。 第三部分：关键组件、系统设计与制造（Components, System Design, and Manufacturing） 本部分着眼于工程实践，将理论转化为可制造和可运行的系统。 1. 膜电极组件（MEA）工程： 催化剂层设计： 深入探讨了铂族金属（PGM）催化剂的应用，包括纳米结构控制、载体效应以及无/低铂催化剂的开发方向。 三相界面（TPB）： 详细分析了气体扩散、电子传导和离子传导在催化层中交汇的“三相界面”对反应速率的关键作用。 2. 气体扩散层（GDL）与集流体： 讲解了 GDL 在气体传输、水分管理和电子导电性之间寻求平衡的设计考量。 3. 堆栈（Stack）与系统集成： 介绍了燃料电池堆的串联结构原理，包括双极板（Bipolar Plate）的设计（流道结构、材料选择）对于均匀供气和散热的重要性。并讨论了系统层面的辅助设备，如水管理系统、热管理系统和启动/停机策略。 第四部分：性能评估、耐久性与未来挑战（Performance Metrics and Future Outlook） 本部分关注燃料电池技术的实际应用落地所必须解决的问题。 1. 性能测试与表征： 介绍电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）等先进测试技术，用于诊断电池内部的极化机制和电化学活性。 2. 寿命与耐久性： 探讨了导致燃料电池寿命衰减的机制，包括催化剂烧结、溶解、碳载体腐蚀以及膜的机械/化学降解。提出了提高长期稳定性的材料和操作策略。 3. 燃料与供应链： 重点分析了氢气作为清洁燃料的制备、储存（高压、液态、化学载体）和安全输送的基础技术。同时，讨论了对替代燃料（如天然气、生物燃料）进行内重整或外重整以适应现有燃料电池的工程方法。 4. 经济性与商业化： 对比了不同燃料电池系统的度电成本（LCOS），分析了规模化生产和材料替代（特别是贵金属替代）对降低系统成本的关键作用。 总结： 《燃料電池のキホン》是一部结构完整、内容详实的专著，它系统地梳理了燃料电池领域从基础科学到工程应用的全部关键环节。读者通过研读本书，将不仅能掌握燃料电池的工作原理，还能深入理解当前技术瓶颈所在，为未来的研发和技术选型提供坚实的知识支撑。本书的深度和广度使其成为相关领域专业人士案头不可或缺的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

从实际应用的角度来看，这本书的价值体现得淋漓尽致。它不仅仅是理论的阐述者，更像是一位经验丰富的工程师在传授“实战秘籍”。书中大量的案例分析，都不是那种完美无瑕的教科书式例子，而是充满了真实世界中会遇到的各种“干扰项”和“非理想状态”。作者详细拆解了这些复杂情况是如何影响最终结果的，并且给出了详细的诊断流程和调试策略。我尤其欣赏它在涉及标准规范和行业趋势的部分，作者不仅引用了权威来源，还对这些规范背后的制定逻辑进行了深入剖析，这使得我们不仅仅知道“该做什么”，更明白了“为什么要这么做”。对于正在进行项目开发或产品优化的专业人士而言，这本书提供的不仅仅是知识，而是一套可以直接应用于解决实际工程难题的方法论工具箱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深邃的墨绿色调，搭配着烫金的标题字体，透着一股沉稳且专业的气息。我通常习惯于先触摸书的质感，这本书的纸张厚实适中，翻页时有一种令人愉悦的沙沙声，不是那种廉价的轻飘感，而是仿佛能感觉到作者和编辑在每一个细节上的用心。内页的排版也极为考究，字距和行距的把握恰到好处，即便是需要长时间阅读技术性内容时，眼睛也不会感到过于疲劳。特别是那些图表的插页部分，彩印的清晰度和色彩饱和度都达到了专业级的标准，这对于理解复杂结构和流程至关重要。我注意到，很多技术书籍在印刷上容易出现墨迹不匀或者线条模糊的问题，但这本书在这方面做得非常出色，体现了出版方对高质量内容的承诺。这种视觉和触觉上的良好体验，极大地提升了我想要深入研读这本书的内在动力，它不像是一本冰冷的技术手册，更像是一件精心制作的艺术品，让人愿意珍藏。

评分☆☆☆☆☆

我得承认，这本书的语言风格与我过去接触的大多数技术文献有着显著的区别。它没有那种为了显得高深而故意使用的冗长、晦涩的句式，相反，它采取了一种相当克制且高效的表达方式。作者似乎更注重于用最精炼的语言传递最核心的信息，这使得阅读效率得到了极大的提升。但是，这种简洁并非等同于肤浅，恰恰相反，它要求读者具备一定的背景知识来“填补”那些被省略的推导过程。对于已经有一定基础的读者来说，这简直是福音，因为它减少了大量重复性的铺垫，能够直接进入核心的辩论和分析环节。偶尔，作者会在关键处穿插一两句富有哲理性的评论，比如谈及技术发展所面临的伦理困境或者经济性约束时，这种人性的温度让整本书的阅读体验变得更加立体和耐人寻味，不再是单纯的公式和图表堆砌。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容深度上的挖掘，是真正让我感到震撼的地方。我阅读过不少市面上的同类书籍，它们往往在基础理论点到即止，无法满足资深学习者对“为什么”和“如何优化”的探求。然而，这本书却敢于深入到那些常常被其他书籍忽略的“灰色地带”，例如在特定工作条件下性能衰减的临界点分析，以及针对不同应用场景下的定制化解决方案探讨。作者没有回避那些充满争议或尚未完全定论的研究方向，反而以一种非常客观和批判性的态度进行了梳理和评估。这种不偏不倚的学术态度，使得这本书的参考价值远超一般的教材，更像是一本前沿研究者的案头必备工具书。每当遇到一个似乎已经解答的问题，作者总能提供一个全新的、基于实验数据的视角去重新审视，这种挑战既有知识的惯性思维的过程，对我来说是阅读体验中最为刺激的部分。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末的时间，试图跟上这本书的叙事节奏，坦白说，它的逻辑推进是极其严谨和线性的，每一个概念的引入都像是为下一个知识点铺设的坚实地基。作者在构建知识体系时，展现出一种近乎建筑师般的精确性，从宏观的原理概述过渡到微观的材料科学分析，衔接得天衣无缝。我特别欣赏作者在处理跨学科知识时的游刃有余，它并非将不同领域的知识点简单堆砌，而是清晰地展示了它们之间如何相互影响、相互制约，形成一个有机的整体。阅读过程中，我经常需要停下来，回顾前面章节的内容，不是因为不理解，而是因为作者在某一个关键的论点上设置了一个极为深刻的洞察，让你不得不停下来细细品味其背后的深层含义。这种结构化的讲解方式，对于初学者来说可能需要一些耐心去适应，但一旦跟上节奏，你会发现自己在知识体系的构建上获得了巨大的飞跃，仿佛被直接领进了一个高层次的思考空间。