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本書主要介紹了質子交換膜（PEM）燃料電池的原理、設計及實際應用等內容。全書內容共計12章，其中第1章概述了燃料電池的特點及發展歷程；第2章和第3章分別介紹了燃料電池的化學、熱動力學及電化學的相關內容；第4章分析了燃料電池的主要部件及其特性；第5章和第6章分別討論了燃料電池的工作條件及其電池組的設計；第7~9章則講述了電池的建模、故障診斷及系統設計；第10章對燃料電池的應用進行了總結；第11章討論了燃料電池實際應用中的一個重要問題——電池耐久性；第12章則對燃料電池的未來進行了展望。書中很多章的末尾還輔以問題和測驗，有助於讀者掌握各章相關內容。
譯者序
原書序
原書第2版前言
原書第1版前言和致謝
第1章緒論
1.1什麼是燃料電池
1.2燃料電池簡史
1.3燃料電池的類型
1.4PEM燃料電池如何工作
1.5為何需要燃料電池
1.6燃料電池的應用
參考文獻
第2章燃料電池化學和熱力學基礎
2.1基本反應
2.2反應熱
2.3氫的高熱值和低熱值
2.4理論電功
2.5燃料電池的理論電勢
2.6溫度效應
2.7燃料電池的理論效率
2.8卡諾效率的神話
2.9壓力效應
2.10小結
問題
測驗
參考文獻
第3章燃料電池的電化學
3.1電極反應動力學
3.1.1反應速率
3.1.2反應常數:轉移系數
3.1.3電流與電位的關系：巴特勒?沃爾默方程
3.1.4交換電流密度
3.2電壓損耗
3.2.1活化極化
3.2.2內部電流和滲透損耗
3.2.3電阻（歐姆）損耗
3.2.4濃度極化
3.3電池電勢：極化曲線
3.4燃料電池的電勢分布
3.5極化曲線的參數靈敏度
3.5.1轉移系數/塔菲爾斜率的影響
3.5.2交換電流密度的影響
3.5.3氫滲透和內部電流損耗的影響
3.5.4內阻的影響
3.5.5極限電流密度的影響
3.5.6工作壓力的影響
3.5.7空氣與氧氣對比
3.5.8工作溫度的影響
3.6燃料電池效率
3.7燃料電池極化曲線的含義和用途
3.7.1由極化曲線得到的其他曲線
3.7.2極化曲線的線性近似
3.7.3利用極化曲線改變燃料電池的尺寸
問題
測驗
參考文獻
第4章電池主要部件、材料特性和過程
4.1電池描述
4.2膜
4.2.1吸水性
4.2.2物理特性
4.2.3質子電導率
4.2.4水傳輸
4.2.5氣體滲透
4.2.6高溫膜
4.3電極
4.4氣體擴散層
4.4.1處理和塗層
4.4.2孔隙度
4.4.3電導率
4.4.4可壓縮性
4.4.5滲透性
4.5雙極板
4.5.1材料
4.5.2特性
問題
測驗
參考文獻
第5章燃料電池的工作條件
5.1工作壓力
5.2工作溫度
5.3反應物流量
5.4反應物濕度
5.5燃料電池的質量平衡
5.5.1入口流量
5.5.2出口流量
5.6燃料電池的能量平衡
問題
測驗
參考文獻
第6章電池組設計
6.1燃料電池組的尺寸
6.2電池組結構
6.3反應物對各電池單元均勻分布
6.4反應物在電池單元內部均勻分布
6.4.1流場形狀
6.4.2流場朝向
6.4.3通道結構
6.4.4通道形狀、尺寸和間距
6.4.5流場壓降
6.5燃料電池組散熱
6.5.1電池組的熱平衡
6.5.2熱傳導
6.5.3主動散熱
6.5.4通過自然對流和輻射的電池組散熱
6.5.5電池組冷卻的備選方法
6.6電池組夾緊結構
問題
測驗
參考文獻
第7章燃料電池建模
7.1理論和控制方程
7.1.1質量守恆
7.1.2動量守恆
7.1.3能量守恆
7.1.4組分守恆
7.1.5電荷守恆
7.2建模域
7.3建模示例
7.3.1通過膜的一維模型
7.3.2一維催化劑層模型
7.3.3二維通道上方模型
7.3.4沿通道的二維模型
7.3.5三維模型
7.3.6通過氣體擴散層模型/孔隙網絡模型
7.4小結
問題
測驗
參考文獻
第8章燃料電池故障診斷
8.1電化學技術
8.1.1極化曲線
8.1.2電流中斷
8.1.3電化學阻抗光譜學
8.1.4其他電化學方法
8.2物理和化學方法
8.2.1組分分布映射
8.2.2溫度分布
8.2.3電流分布映射
8.3小結
問題
測驗
參考文獻
第9章燃料電池系統設計
9.1氫/氧系統
9.1.1氧供應
9.1.2氫供應
9.1.3水/熱處理：系統集成
9.2氫/空氣系統
9.2.1空氣供應
9.2.2被動式空氣供應
9.2.3氫供應
9.2.4增濕方案
9.2.5水/熱處理：系統集成
9.3具有燃料處理器的燃料電池系統
9.3.1基本過程和反應
9.3.2蒸汽重組
9.3.3部分氧化和自熱重組
9.3.4重組對燃料電池性能的影響
9.3.5系統集成
9.4電氣子系統
9.5系統效率
問題
測驗
參考文獻
第10章燃料電池的應用
10.1交通運輸應用
10.1.1汽車
10.1.2公共汽車
10.1.3多用途汽車
10.1.4摩托車和自行車
10.2固定電源
10.2.1固定式燃料電池系統的分類
10.2.2系統結構
10.2.3整個燃料電池系統的效率
10.2.4燃料電池系統的經濟性
10.3備用電源
10.4用於小型便攜式電源的燃料電池
10.5可再生燃料電池及其應用
10.5.1折中設計
10.5.2可再生燃料電池的應用
問題
測驗
參考文獻
第11章聚合物電解質燃料電池的耐久性
11.1簡介
11.2本章主要內容與組織結構
11.3性能損失的類型
11.3.1極化變化曲線的關鍵極限情況
11.3.2實際極化變化曲線分析
11.4與不同類型的損失有關的PEFC組件
11.4.1催化活性損失
11.4.2歐姆損失
11.4.3反應物質量傳輸損失
11.4.4向外泄漏、反應物滲透和電氣短路
11.5工作條件
11.5.1電勢需求
11.5.2溫度
11.5.3電解質和濕度
11.6加速測試方法
11.7小結和未來展望
致謝
參考文獻
第12章未來的燃料電池和氫
12.1簡介
12.2氫燃料簡史
12.3氫能源技術
12.3.1制氫技術
12.3.2儲氫技術
12.3.3運輸和分配技術
12.3.4氫能利用技術
12.3.5氫作為燃料的安全性
12.4目前的全球能源系統是否可持續
12.5未來預測
12.6未來可持續能源系統
12.7氫過渡或「負氫經濟」
12.8未來能源革命
12.9小結
參考文獻
