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[英] Gavin D.J Harper，卓小龙 著

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• 可再生能源
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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115290540

商品编码：29755923732

包装：平装

出版时间：2012-10-01

基本信息

书名:科学鬼才——燃料电池应用44例

：38.00元

售价：26.6元,便宜11.4元,折扣70

作者:Gavin D.J Harper,卓小龙

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2012-10-01

ISBN：9787115290540

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.599kg

编辑推荐

44个制作项目令你了解燃料电池的威力解读燃料电池的基本原理搭配步骤齐全的实验佐证设计生动实用的制作项目，包含制作铂燃料电池、微生物燃料电池、膜电极组件、简易燃料电池车、氢气火箭

内容提要

《科学鬼才——燃料电池应用44例》从燃料电池的发展历史说起，再分析了氢的生产与储存，然后分别讲了铂的燃料电池、碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、甲醇燃料电池、微生物燃料电池等各种燃料电池，在基础知识讲解的过程中，配合以生动有趣的实验进行佐证，在实践中体会和学习，适合学生阅读。

目录

章 氢与燃料电池的发展史

第2章 氢经济

第3章 制备氢气
29 项目1：氢气验证实验
31 项目2：氧气验证实验
32 项目3：酸与金属的反应研究
34 项目4：制氢过程中金属的活性研究
36 项目5：水电解研究
38 项目6：用Hoffman电解仪从水中制取燃料

第4章 氢气储存
44 项目7：将储氢罐用于桌面燃料电池
45 项目8：Boyle定律与加压氢气储存
45 项目9：探究Charles定律
46 项目10：制作属于你自己的“碳纳米管”
51 项目11：通过H-Gen氢气发生器制氢
53 项目12：改变H-Gen氢气发生器反应速率

第5章 铂燃料电池
58 项目13：制作铂燃料电池

第6章 碱性燃料电池
66 项目14：碱性燃料电池生电
69 项目15：绘制碱性燃料电池的IU 特性曲线
71 项目16：绘制碱性燃料电池的功率曲线
73 项目17：对比不同碱性电解质的效果
73 项目18：对比不同“氢气载体”的效果
74 项目19：研究温度如何影响碱性燃料电池性能
76 项目20：研究碱性燃料电池中毒现象
77 项目21：研究碱性燃料电池对氧气的依赖度
78 项目22：研究不同的阴极气体
79 项目23：研究碱性燃料电池的反应速率(氧气消耗量)

第7章 PEM 燃料电池
90 项目24：拆解一个燃料电池
93 项目25：改变膜电极组件的铂载量
94 项目26：通入空气与氧气进行实验
95 项目27：制作小型燃料电池

第8章 直接甲醇燃料电池
103 项目28：掌握甲醇燃料电池
104 项目29：甲醇燃料电池的“退役”和“再服役”
105 项目30：制作一个“邦迪牌”燃料电池

第9章 微生物燃料电池
115 项目31：制作微生物燃料电池

0章 高温燃料电池

1章 从零开始制作燃料电池
138 项目32：制作膜电极组件

2章 氢气安全

3章 氢气运输
158 项目33：制作简易燃料电池车
167 项目34：制作一个“智能”燃料电池车
171 项目35：制作氢化物燃料电池车
172 项目36：制作一个无线电遥控燃料电池车
180 项目37：氢气动力太空旅行！制作一个氢气火箭
183 项目38：氢气动力空中旅行！制作一个氢气动力飞船
184 项目39：制作一个无线电遥控飞船

4章 氢气的更多乐趣！
186 项目40：用氢气为收音机供电
187 项目41：用氢气为你的iPod供电
189 项目42：产生氢气泡
190 项目43：引爆氢气球
191 项目44：举办一个氢气烧烤聚会

5章 燃料电池竞赛

附录A 所有你需要知道的有关氢气的知识及其他
附录B 燃料电池缩略词

后记

作者介绍

Gavin D.JHarper，英国工程技术协会的会员，是多本科学技术类畅销书的作者。英国《独立报》形容他为“使命神童”，他的著作曾被《科学》杂志、《爱上制作》、《生态学家》杂志等引用。他经常在欧洲巡回讲课，充满了激情与活力。他也参与英国皇家学会的工程技术大师课程项目，为激发年轻人对科学技术的兴趣而努力。

文摘

序言

好的，这是一份为您量身打造的图书简介，主题将围绕“可持续能源发展中的新兴材料科学与工程应用”，完全不涉及燃料电池的具体内容。 --- 无尽的潜能：新兴功能材料驱动下的绿色能源转型 ——探索纳米尺度设计、智能制造与跨学科集成的前沿实践 本书聚焦： 能源领域正经历一场深刻的革命，驱动力来自于对更高效率、更长寿命和更低环境影响的新一代功能性材料的极致追求。本书深度剖析了支撑未来能源系统的几大核心材料科学分支，着重阐述如何通过精确的材料设计、先进的制造工艺以及跨学科的系统集成，突破现有技术的瓶颈，实现可持续能源的规模化应用。 --- 第一部分：原子级精准控制——下一代能源材料的分子设计与合成 本部分是全书的基石，深入探讨了在原子和分子尺度上设计和调控功能材料结构的方法论。我们不再满足于宏观层面的性能优化，而是追求通过精确的化学合成路径，将理论预测转化为可批量生产的实体材料。 第一章：结构-性能关系的量化模型与计算模拟 本章首先介绍了利用密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟（MD）来预测新型氧化物、硫化物及有机半导体材料的电子结构、晶格振动和缺陷工程的先进手段。重点讨论了如何通过计算筛选，加速寻找具有特定光电转换或电荷传输特性的候选材料。例如，研究如何通过引入位错或掺杂策略，优化材料的本征导电性，并提供详细的案例分析，展示计算预测如何指导实验合成。 第二章：先进合成技术：从溶液到固态的精准调控 本章详述了用于制备高纯度、高均匀性功能材料的关键合成技术。内容涵盖了： 溶胶-凝胶（Sol-Gel）法的精细化控制： 探讨如何通过调整pH值、溶剂体系和热处理程序，实现对纳米粒子形貌、尺寸分布以及孔隙率的精确调控，尤其是在制备高比表面积催化载体和吸附材料方面的应用。 原子层沉积（ALD）技术在多层膜结构中的应用： 详细阐述了ALD如何实现单原子层级别的厚度控制，这对于构建超薄器件结构（如高介电薄膜或界面修饰层）至关重要。 高温固态反应的动力学控制： 讨论了在晶体材料（如高温超导体或复杂钙钛矿结构）合成中，如何通过气氛控制和烧结温度曲线优化，避免不必要的相变和杂质的生成，确保最终产品的性能稳定性。 第三章：界面工程与异质结构建 能源转换和存储的效率往往受限于不同材料之间的界面行为。本章将界面视为一个可主动调控的功能区域。内容包括： 能带匹配与势垒优化： 探讨在异质结界面处，如何通过化学钝化或引入缓冲层，有效降低载流子传输的阻力，提高界面处的电荷分离效率。 二维材料的堆叠与转角效应： 深入分析了石墨烯、二硫化钼等二维材料在不同角度堆叠下产生的莫尔纹结构如何影响其电子和光学性质，及其在柔性电子器件中的潜力。 --- 第二部分：核心应用领域——高效能转换与存储系统的材料突破 本部分将理论材料科学与实际工程应用紧密结合，重点介绍在光电转换、储能以及热电转换三大核心领域中，新材料如何提供革命性的解决方案。 第四章：高效光捕获与载流子分离：新型光电材料系统 本书深入探讨了超越传统晶体硅的下一代光伏材料。重点关注： 钙钛矿太阳能电池的长期稳定性挑战与材料改性： 分析了湿度、热应力和紫外光照对钙钛矿结构的影响机制，并重点介绍了通过引入大分子稳定剂、二维层级结构封装以及新型空穴传输材料（HTM）来提升器件寿命的最新进展。 量子点光敏化： 阐述了量子点的尺寸量子限域效应如何实现对吸收光谱的精细调谐，并讨论了如何优化其表面配体化学，以确保高效的电子注入到导电骨架中。 第五章：高能量密度储能介质的电化学特性研究 在储能领域，本书关注的是如何通过材料的结构设计来提高能量密度和功率密度。 固态电解质的离子传导机制： 详细比较了聚合物基、氧化物基和硫化物基固态电解质的结构特点。重点剖析了界面阻抗问题，并介绍了通过在固-固界面引入亚稳态中间层来促进锂离子快速传输的策略。 高容量正负极材料的体积膨胀管理： 针对硅基负极和富锂锰基正极材料，探讨了如何利用多孔结构、碳包覆技术和纳米复合策略，有效缓冲充放电过程中的结构应力，保持材料的电化学循环稳定性。 第六章：热电转换材料的性能极限与机制优化 热电材料能够将温差转化为电能，是实现余热回收的关键技术。本章聚焦于如何通过“解耦”塞贝克系数（S）、电导率（σ）和热导率（κ）这三个相互耦合的参数，以提高材料的优值因子（ZT）。 声子散射工程： 阐述了如何引入点缺陷、纳米晶界或引入低维结构（如纳米线阵列），有效散射热声子，从而大幅降低材料的晶格热导率，而不显著影响电子导电性。 高熵合金与复杂晶格： 讨论了在高熵合金体系中，无序配置的原子排列如何天然地实现对声子的有效散射，为开发中高温下的热电器件提供了新的设计思路。 --- 第三部分：系统集成与工程化挑战 本部分将视角从单个材料提升到器件和系统的层面，探讨了将实验室成果转化为工业化产品的关键工程技术与可靠性评估。 第七章：先进制造工艺：从薄膜沉积到三维打印 本章关注如何实现功能材料的大面积、低成本、高精度制造。 卷对卷（Roll-to-Roll）制造技术： 探讨了在柔性基底上进行光刻、涂布和溅射等工艺的参数控制，以确保连续生产中的均匀性和良率。 增材制造（3D打印）在能源器件中的应用： 重点介绍如何利用喷墨打印或光固化技术，实现电极、电解质和集流体的梯度结构设计，以优化器件内部的物质传输路径。 第八章：长期服役可靠性与失效分析 材料在实际工作环境下的表现远比实验室测试复杂。本章强调了跨尺度的失效分析方法： 原位表征技术： 介绍使用同步辐射X射线衍射（XRD）或透射电子显微镜（TEM）对器件在充放电、光照或温度梯度变化下的实时结构演变进行监测，以确定疲劳和降解的起始点。 加速老化模型： 探讨基于加速测试数据的寿命预测模型，帮助工程师在产品设计阶段预估系统的长期运行性能。 结语：迈向可持续能源生态系统的材料愿景 全书最后展望了材料科学在未来能源系统中的更广阔角色，包括碳捕集与转化（CCU）中的新型多孔骨架材料、生物启发的光合作用模拟器件，以及能源互联网中所需的柔性、自修复电子元件。本书旨在为材料科学家、化学工程师、物理学家和能源系统设计者提供一套全面的理论框架和前沿技术参考，共同推动绿色能源技术的工程化进程。 ---

评分☆☆☆☆☆

我最近读了《科学鬼才——燃料电池应用44例》，这本书的内容真的给了我一个很大的惊喜。它不仅仅是讲理论，而是提供了非常具体、非常实际的应用案例，让我对燃料电池技术有了全新的认识。 我特别喜欢书中关于“绿色交通”那一章节的介绍。虽然我们现在对电动汽车很熟悉，但燃料电池在一些特殊领域，比如大型客车、轨道交通、甚至一些特种车辆上，都有着独特的优势。书中对这些应用的详细分析，让我看到了更多元的交通能源解决方案。 令我印象深刻的是，书中还提及了燃料电池在“离网供电”场景下的应用。在一些偏远地区，或者海岛上，传统电力供应很不方便，而燃料电池就可以提供一种稳定、清洁的能源。我能想象到，有了这些技术，那些地方的生活品质会得到很大的提升。 我也很好奇书中关于“城市基础设施”方面的应用。比如，是否可以利用燃料电池为一些公共设施提供能源，或者在紧急情况下作为备用电源。这种分散式的、高效的能源供给方式，对于构建更 resilient 的城市系统非常有意义。 这本书的结构，应该是通过一个个鲜活的案例来展现燃料电池的价值。我猜想，每个案例的背后，都会有作者深入的思考和严谨的分析，这会让读者在轻松阅读的同时，也能学到很多实用的知识。 总的来说，这本书的内容非常丰富，也非常有启发性。它让我看到，燃料电池技术不仅仅是一个环保的口号，而是已经实实在在地改变着我们的世界，并且在未来有着更加广阔的应用前景。

评分☆☆☆☆☆

读完《科学鬼才——燃料电池应用44例》，我最大的感受就是它打破了我对燃料电池的刻板印象。我之前可能觉得它就是一个大而空的环保概念，但这本书让我看到了它实实在在的、多种多样的落地应用。 尤其吸引我的是，书中详细描述了燃料电池在“应急供电”和“分布式能源”方面的潜力。想象一下，在自然灾害发生时，电网瘫痪，这时候如果能快速部署小型、便携的燃料电池作为备用电源，那将是多么关键的救援支持！书中的案例分析，应该会让读者非常直观地感受到这种重要性。 而且，书中还提到了将燃料电池与可再生能源结合的模式，比如与太阳能、风能储能系统的协同工作，这让我看到了能源系统更智能、更高效的未来。这种“组合拳”式的能源解决方案，比单一的技术应用更具前瞻性。 我也很期待书中关于“智能交通”部分的介绍。虽然电动汽车已经很普及，但燃料电池在某些特定场景下，比如长途货运、重型车辆，甚至是在充电基础设施不完善的地区，都能提供一种更灵活、更快速的解决方案。书中的44个案例，应该涵盖了这些细分市场的探索。 这本书的写作风格，从标题来看，可能带有一定的“探索性”和“前沿性”，但内容却又充满了“实践性”，这是一种非常难得的结合。它不仅仅是枯燥的技术介绍，更是对未来能源应用场景的生动描绘。 总的来说，这本书的内容让我对燃料电池这个技术有了更全面、更深刻的认识。它不再是一个抽象的科学概念，而是已经深入到我们生活的方方面面，并且正在改变着我们的生活方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书我真的太惊喜了！虽然我一开始是因为被这个“鬼才”的标题吸引，以为会看到一些特别科幻或者奇思妙想的点子，结果读完发现，它简直就是一本实用到爆炸的宝藏！我本来对燃料电池只是有点模糊的概念，知道它环保，但具体怎么用，能干什么，我是一点数都没有。这本书就不同了，它把44个应用案例都写得巨详细，不是那种泛泛而谈的介绍，而是真正能让你看到“哦，原来这个东西可以这样用！”的感觉。 比如说，它讲到了如何把小型燃料电池应用在便携式电子设备上，那段写得我都想立刻去DIY一个了！它不仅分析了可行性，还提到了可能会遇到的技术难点和解决方案，甚至连能量密度和续航时间的对比都写得明明白白。还有，关于在偏远地区供电的应用，那部分真的触动我了。很多地方缺电，用传统的发电机又污染又吵，燃料电池提供了一种完全不同的思路，稳定、环保，而且噪音小。书中对不同类型的燃料电池在这些场景下的优势劣势都做了对比，非常客观。 而且，我特别欣赏这本书的逻辑性。它不是简单地把案例堆砌在一起，而是按照不同的应用领域，比如交通、能源、甚至医疗等等，进行了分类。这样读起来就非常有条理，我能很清晰地看到燃料电池技术在不同行业的发展潜力。更厉害的是，它并没有回避技术上的挑战，反而提出了很多前沿的研究方向，这对于想深入了解燃料电池技术的朋友来说，简直就是指明了前进的方向。我作为一个普通读者，都能感受到作者在技术深度和应用广度上的巨大努力，这本书绝不是一本随便写写的科普读物，它更像是一份详尽的行业洞见报告。 这本书的另一个亮点在于它的可视化表达。虽然我这里没有看到实物，但从标题和对内容的理解来看，作者一定在如何让复杂的概念变得易于理解上下了功夫。我猜想里面肯定有很多图表、示意图，甚至是一些实际产品的照片，能够帮助读者直观地理解燃料电池的工作原理和应用场景。尤其是在讲到能量转换效率、电解液管理、催化剂设计这些比较专业的概念时，如果能有清晰的图示配合，那学习效果肯定会事半功倍。我特别期待看到书中关于“微型燃料电池在物联网设备中的应用”那一章，感觉这块儿会是未来发展的重点，能够提供不间断的、绿色的能源支持。 总而言之，这本书的内容对我来说，简直是打开了一个全新的视角。我之前对“绿色能源”的理解可能还停留在太阳能和风能的层面，而这本书让我看到了燃料电池这个同样具有巨大潜力的技术。它不是那种只讲理论的书，而是充满了实际的应用可能性，并且是作者经过深入研究和思考后提炼出来的44个鲜活案例。我能想象到，如果手里有这本书，无论是作为一名学生、研究人员，还是仅仅是对未来科技充满好奇心的普通人，都能从中获得宝贵的信息和启发。它给我的感觉是，燃料电池不再是一个遥远的概念，而是已经渗透到我们生活方方面面的、触手可及的未来技术。

评分☆☆☆☆☆

《科学鬼才——燃料电池应用44例》这本书的内容，让我对燃料电池的理解从“模糊”变成了“清晰”，从“概念”变成了“现实”。它提供了一个非常独特的视角，那就是通过实际的应用案例来展现这项技术的生命力。 我非常看好书中关于“能源存储”和“电网平衡”方面的介绍。随着可再生能源发电量的不稳定性日益凸显，如何有效地存储和调度能源就变得尤为重要。燃料电池作为一种能量转换和储存的介质，在这方面有着巨大的潜力。书中对这些应用的深入探讨，一定能让我学到很多关于未来能源系统的知识。 另外，我也很期待书中关于“高端制造”和“特殊工业”的案例。例如，在一些对环境要求极高的生产过程中，或者在一些难以架设传统电网的工业场景下，燃料电池能否发挥独特的作用？这本书应该能为我解答这些疑问。 我个人还对书中关于“便携式能源”的讨论非常感兴趣。想象一下，各种户外活动、野营探险，甚至是一些紧急救援场景，如果能有一款轻便、高效的燃料电池作为能源补给，那将是多么方便！这本书的内容，应该能让我深入了解这方面的技术细节和应用前景。 总的来说，这本书的内容非常详实，也很有说服力。它通过44个具体的应用案例，向读者展示了燃料电池技术在不同领域所能带来的创新和价值。这本书不仅能让我学到知识，更能激发我对未来能源科技的想象。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本《科学鬼才——燃料电池应用44例》之后，第一感觉就是它真的非常“接地气”。我一直觉得燃料电池听起来挺高大上的，但具体用到哪里，怎么用，就一头雾水了。这本书就正好解决了这个问题，它把44个应用场景讲得非常细致，就好像作者亲身经历过一样。 比如，我看到它提到了在航空航天领域的应用，这我就完全没想过！书中分析了燃料电池在太空探测器上如何替代传统的电池，提供了更长的续航和更可靠的动力来源。那部分写得非常专业，但也足够通俗易懂，我甚至能想象出那些探测器在遥远的星系中依靠燃料电池稳定运行的画面。还有，在一些极端环境下的应用，比如深海探测器或者极地科考站，传统能源确实不方便，而燃料电池的优势就体现出来了。 令我印象深刻的是，这本书不仅仅是罗列应用，它还对每个应用场景进行了深入的剖析。它会分析在特定环境下，哪种类型的燃料电池最适合，为什么？它会探讨成本、效率、安全性和可靠性等关键因素。我甚至觉得，这本书可以作为一本“案例研究手册”，对于想从事相关行业的人来说，绝对是必备参考。 让我特别期待的是，书中关于“可穿戴设备”这一块的应用。现在大家都追求轻便、续航长的电子产品，而燃料电池正好可以在这方面大有作为。想象一下，你戴的手表、耳机，甚至是一些医疗监测设备，都能通过微型燃料电池获得持久的电力，那将是多么方便！书中对这方面的探讨，一定充满了创新性的思考。 总而言之，这本书的内容给我带来了极大的启发。它让我看到了燃料电池技术在各个领域的无限可能，并且通过具体的案例，让这些可能性变得触手可及。它是一本既有深度又有广度的书，绝对能够满足不同读者的需求。