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Bent Srensen & Giusepp... 著

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出版社： Academic Press

ISBN：9780081007082

商品编码：25685948558

包装：平装

外文名称：Hydrogen and Fuel Cell...

出版时间：2018-02-14

页数：522

正文语种：英语

图书基本信息

Hydrogen and Fuel Cells: Emerging Technologies and Applications
作者： Bent Srensen;Giuseppe Spazzafumo;
ISBN13： 9780081007082
类型： 平装(简装书)
语种： 英语（English）
出版日期： 2018-02-14
出版社： Academic Press
页数： 522
重量（克）： 771
尺寸： 22.606 x 15.24 x 2.54 cm

商品简介

In a multidisciplinary field such as energy, Hydrogen and Fuel Cells stands out by covering the entire width of hydrogen production and usage technologies, giving detailed descriptions of not just one but the range of very different fuel cells that have been developed or are under development. In one volume, respected experts Bent Sorensen and Giuseppe Spazzafumo provide all the basic scientific theory underlying hydrogen and fuel cell technologies, but at the same time present applications and sustainable integration into society in a way accessible to a broad range of people working in this field, whether in technical, economic or management roles. The third edition reflects both recently emerged technologies and the market penetration of the most promising technologies, and it gives an appraisal of how far fuel cell technology may go in the future, considering current challenges and economic trends. This new edition has updated and expanded content on hydrogen storage and transmission, molten carbonate fuel cells, PEM fuel cells, solid oxide fuel cells, biofuel cells, including microbial fuel cells, applications in transportation and power plants, future scenarios and life-cycle assessment. It is ideal for researchers and professionals in the field of energy, and renewable energy in particular, both in academia and industry. It is also useful to lecturers and graduate students in engineering, physics, and environmental sciences, as well as professionals involved in energy or environmental regulation and policy.

• Gain thorough understanding of the science and applications of hydrogen and a range of different fuel cells, including economic and social aspects of the field
• Updated sections include hydrogen storage and transportation, biofuel cells, PEM and solid oxide fuel cells, applications in transportation and large scale power generation, and life-cycle assessment

好的，这是一份关于《先进材料与可持续能源系统》的图书简介，重点介绍其在能源转化、存储和利用方面的最新进展，内容涵盖了前沿研究和实际应用，字数约1500字。 --- 图书名称：先进材料与可持续能源系统 (Advanced Materials and Sustainable Energy Systems) 图书简介 本书旨在全面、深入地探讨在应对全球能源挑战和推动可持续发展背景下，先进功能材料在能源转化、存储与利用领域的最新研究成果、技术突破及未来发展方向。随着化石燃料消耗带来的环境压力日益加剧，对高效、清洁、可再生的能源技术的需求迫切，而新一代材料的创新是实现这些目标的关键驱动力。 本书内容结构严谨，逻辑清晰，涵盖了从基础科学原理到前沿工程应用的多个层面，是能源科学、材料工程、化学工程及相关交叉学科领域研究人员、工程师和高级学生的必备参考书。 第一部分：能源转化材料的创新前沿 本部分聚焦于如何高效地将不同形式的能源（如太阳能、化学能、热能）转化为可用电能或其他能源形式的先进材料。 1. 太阳能捕获与转换材料 本书详细阐述了光伏（PV）领域中，传统硅基电池的性能瓶颈及其突破口。重点介绍了钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）的最新进展。内容包括钙钛矿材料的结构设计、缺陷工程、界面优化策略，以及提高其长期稳定性和环境耐受性的新方法。我们深入分析了高效率叠层电池的构建原理，特别是将钙钛矿与CIGS或有机光伏结合的策略。 此外，还涵盖了第三代光伏技术，例如染料敏化太阳能电池（DSSC）在增强光吸收和电荷分离效率方面的材料革新，以及量子点太阳能电池在窄带隙吸收和多激子效应利用上的潜力。 2. 光催化与电催化能源转化 在绿色氢能制备和二氧化碳减排方面，催化材料的性能至关重要。本书系统介绍了半导体光催化剂在水分解制氢（光析氧/光析氢）中的应用。内容涉及新型非贵金属基光催化剂（如氮化碳、金属氧化物改性材料）的设计原则，以及如何通过形貌控制和表面缺陷工程来优化光吸收和载流子分离效率。 在电催化领域，本书聚焦于水裂解（OER/HER）和$ ext{CO}_2$还原（$ ext{CO}_2 ext{RR}$）的催化剂开发。详细讨论了单原子催化剂（SACs）、合金催化剂以及基于过渡金属硫化物和磷化物的催化体系，分析了活性位点结构与催化性能之间的构效关系，特别关注在碱性或中性电解质中的高稳定性实现。 第二部分：高效储能系统的关键材料 本部分集中探讨了支持能源系统灵活性的关键技术——储能，重点分析了电池、超级电容器等储能器件的核心材料体系。 1. 锂离子电池及后锂体系的材料突破 锂离子电池（LIBs）作为当前主流储能技术，其发展受限于能量密度、循环寿命和安全性。本书深入剖析了高镍正极材料（如$ ext{NMC}811$及更高镍含量体系）的界面稳定化技术，包括表面包覆和掺杂策略。在负极方面，对硅基负极材料（纳米结构硅、$ ext{Si}/ ext{C}$复合材料）的大体积膨胀抑制技术进行了详尽阐述。 更重要的是，本书前瞻性地介绍了固态电解质材料的最新进展。从聚合物固态电解质（SSEs）到无机硫化物和氧化物固体电解质，详细比较了它们在离子电导率、界面接触电阻和电化学窗口方面的性能，以及如何解决固-固界面阻抗难题。 2. 新型电池化学体系 超越传统LIBs，本书介绍了极具潜力的下一代电池技术所需的关键材料： 钠离子电池（NIBs）材料： 重点分析了兼容性好、成本低的层状氧化物、普鲁士蓝类似物等正极材料，以及硬碳和合金类负极材料的结构设计。 金属-空气电池（如锂-空气、锌-空气）： 探讨了催化剂在高可逆性充放电过程中的作用，以及如何设计稳定、高效的电解质界面层来抑制副反应。 3. 超级电容器与储能电极 在功率密度要求高的应用中，超级电容器不可或缺。本书详细介绍了赝电容材料（如过渡金属氧化物/硫化物）和导电聚合物的纳米结构设计，以最大化比表面积和电荷存储位点。对于离子/氧化还原液流电池，重点分析了新型有机和无机电活性物质的研发，及其在提高能量密度和延长循环寿命方面的材料工程。 第三部分：能源系统的集成与智能材料 本部分关注如何将能源转化和存储单元集成到实际系统中，并探讨了智能材料在能源系统优化中的作用。 1. 热电转换材料与系统 热电材料能够实现热能与电能的直接相互转换。本书深入分析了低维结构材料（如碲化物、锑化物纳米线）在提高塞贝克系数（$S$）和降低热导率（$kappa$）方面的协同优化策略，旨在提高材料的综合性能因子（$ZT$值）。同时，也讨论了热电模块的封装技术和系统级效率提升方案。 2. 智能响应与自修复材料 为了提升能源系统的可靠性和寿命，本书引入了自修复聚合物涂层在保护电极和电解质界面免受机械应力和化学侵蚀方面的应用。此外，探讨了形状记忆合金和相变材料（PCMs）在热管理系统中的应用，以实现对电池或催化反应器温度的精准控制和热量回收。 3. 能源材料的计算模拟与高通量筛选 本书强调了计算材料学在加速新材料发现中的作用。内容涵盖了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构、催化反应路径和离子迁移机制中的应用。同时，介绍了如何利用机器学习（ML）和高通量计算平台来筛选具有特定能源性能的候选材料，从而显著缩短研发周期。 结论与展望 本书最后总结了当前可持续能源材料领域面临的挑战，包括成本控制、资源可持续性（如稀有金属替代）、大规模制造的可行性以及长期的环境影响评估。对未来十年内，生物质能转化、绿色氢能供应链构建以及下一代固态储能系统中的材料革新方向进行了深入预测。 本书内容全面、技术细节丰富，是能源领域研究人员、高级技术人员和政策制定者理解和推动可持续能源技术发展的重要参考工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格和结构安排，简直让人昏昏欲睡。它像是一份未经充分编辑的学术会议摘要集合，章节之间的过渡生硬，逻辑跳跃性极大。我尝试从第一章的“历史回顾”跳到第十章的“政策展望”，中间的理论部分几乎是无法阅读的噪音。特别是在讨论电解水制氢的效率时，我希望能看到基于吉布斯自由能的详细热力学分析，以及不同电解槽（PEM, Alkaline, SOEC）在不同温度和压力下的能量输入-输出对比图表。这本书中提供的图表质量低劣，很多数据点模糊不清，根本无法进行有意义的二次计算或比较。更糟糕的是，参考文献的引用看起来像是随机拼凑的，缺乏对关键开创性论文的尊重和引用，这让作为一名研究人员的我感到极度不专业。如果我需要快速查阅某一特定电化学反应的最新动力学数据，这本书的索引系统也帮不上忙，因为它似乎更侧重于描述“潜力”而不是提供“数据”。读完感觉像是在一个信息过载但内容空泛的研讨会上度过了一天，收获远低于付出的精力。

评分☆☆☆☆☆

这本书，坦率地说，完全没能抓住我期望从一本关于“氢能与燃料电池：新兴技术”的书籍中得到的东西。我原本期待着深入探讨电化学反应的细微差别，关于催化剂设计的前沿突破，以及如何将实验室里的模型转化为真正可靠、大规模的工业应用。然而，这本书给我的感觉更像是一份过时的行业报告的汇编，充斥着大量已经被广泛讨论、甚至有些陈旧的理论陈述。作者在描述质子交换膜燃料电池（PEMFC）的结构时，用了大量的篇幅去介绍基础的电解质工作原理，这对于一个已经对该领域有基本了解的读者来说，无异于在读一本初中物理教材。我特别关注了固态氧化物燃料电池（SOFC）在高温运行下的材料衰退问题，以及如何通过新型陶瓷材料来延长其寿命。这本书在这方面几乎是避而不谈，只用了一两个段落敷衍地提了一下“长期稳定性是一个挑战”，然后便草草跳到了商业化融资的无关话题上。如果你想了解的是最新的纳米结构催化剂如何显著降低铂的使用量，或者关于绿色氢生产（如使用高性能电解槽）的最新效率记录，你在这里会感到极度的失望。它缺乏那种推动技术前沿的锐气和深入的工程细节，更像是一本写给投资人而非工程师看的市场概述。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书的初衷，是想获取一些关于下一代燃料电池系统集成和实际部署挑战的真知灼见。我真正关心的是，如何在一个复杂的能源网络中，将氢燃料电池系统无缝地接入电网，尤其是在应对间歇性可再生能源（如风能和太阳能）的波动性时，氢能储存系统能扮演何种关键角色。我期待看到关于系统级控制策略、热管理的高级算法，以及不同负荷条件下电池堆的动态响应曲线的详细分析。令人费解的是，这本书似乎对这些至关重要的系统工程问题采取了回避态度。它花了大篇幅讨论了氢气储存的安全规范——尽管这些规范在世界各地都有广泛的公开文献，且远非“新兴技术”——却对液态有机氢载体（LOHCs）或高压储氢罐的材料疲劳测试数据只字不提。对于一个致力于理解如何将实验室成果转化为城市规模供能方案的读者来说，这本书提供的知识密度极低。它停留在“氢能是清洁的”这种宏观口号层面，而我需要的是如何解决实际工程中遇到的、具体到小数点后几位的效率损失和成本削减的方案。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的目的是想深入了解“燃料电池”在不同交通工具，特别是重型卡车和船舶应用中的最新进展和面临的特定挑战。柴油机替代方案的讨论中，我非常期待看到关于燃料电池堆对振动、湿度变化以及燃料纯度波动的耐受性测试报告。然而，本书对这些实际应用环境下的耐久性研究几乎是轻描淡写。它花费了大量的篇幅去描述乘用车燃料电池的优势，这是一个已经被充分市场化的领域，其技术瓶颈更多在于成本和加氢基础设施，而非核心技术突破。对于需要更强功率密度和更长运行周期的重型应用，这本书显得力不从心。我特别想找到关于甲醇重整器（Methanol Reformers）的设计优化，以期实现更方便的燃料供应，但书中对重整过程中的催化剂中毒和CO耐受性问题探讨得极其肤浅。总而言之，这本书的技术深度没有达到“新兴技术”应有的水准，更像是一本为入门级市场营销人员准备的介绍手册，对于寻求实际工程解决方案的专业人士来说，价值微乎其微。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大感受是，它试图涵盖的范围太广，结果导致在任何一个关键点上都未能深入。从技术成熟度模型（TRL）的角度来看，它似乎把精力都集中在TRL 3到TRL 5的区域，也就是概念验证和实验室原型阶段，但对如何跨越到TRL 7——实际系统演示——的那些“死亡之谷”式的工程难题，处理得非常草率。我需要的是关于长寿命电堆设计中，密封材料的化学兼容性研究，尤其是在极端温度波动下，如何防止电解质泄漏和性能衰减。这本书里竟然没有关于新型离子聚合物膜（Nafion替代品）在抗压和耐渗透性方面的最新对比数据。它更像是一本为政策制定者准备的愿景陈述，而不是一本能指导工程师解决实际问题的技术手册。阅读过程如同在广阔的沙漠中行走，虽然视野开阔，但始终找不到可以汲取实质知识的绿洲。对于任何真正想推动氢能技术从“有前景”走向“可靠可用”的人来说，这本书提供的信息量，严重不足以支撑其宣称的主题。