书名：氢燃料电池
定价：36.0
ISBN：9787511476678
作者：王茜
版次：1
出版时间：2025-03

内容提要：
本书为氢能系列教材之一，根据新能源科学与工程专业人才培养方案及氢能企业对*应用型人才的要求结合氢燃料电池*的研究内容与应用现状进行编写，共分为8章，主要内容包括：绪论、燃料电池工作原理、氢燃料电池类型、燃料电池的结构与材料、燃料电池水热管理、燃料电池系统、燃料电池应用、燃料电池发展现状及前景等。本书是新能源科学与工程氢能方向的专业课教材，亦可作为从事加氢站设计和加氢站技术管理的各类业务人员的参考书。



作者简介：
王茜，北京石油化工学院讲师。主要从事相变换热强化与相变储能、氢能利用技术、电池运行*与热管理等领域的教学和科研工作。主持北京市教委科技项目1项，参与多个*、省部级和横向课题。 宋焕巧，北京石油化工学院副研究员，硕士生导师。主要从事燃料电池及锂离子电池电极材料的研究工作。主持中国博士后科学基金一等资助、中国博士后科学基金特别资助等，参与完成多个*、省部级和横向课题。 周蕾，北京石油化工学院助理研究员，硕士生导师。主要从事清洁能源催化材料的制备、小分子化合物的电催化反应及机理、颗粒粒度分布在线检测方法等领域的研究工作。主持国家自然科学基金青年基金1项。 靳殷实，中国运载火箭技术研究院研究员，*燃料电池及液流电池标委会委员，*汽车标委会电动汽车分标委会燃料电池工作组成员，航天科技集团氢能技术中心学术委员，参与编写了十多项燃料电池国家标准。 王晓东，华北电力大学教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才。长期从事氢燃料电池、能量传递转化与多能互补利用等领域的研究。主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金杰青/重点/面上项目等*课题20余项。

目录：

 

第1章绪论（1）

1.1能源、环境与氢能利用（1）

1.1.1能源与环境（1）

1.1.2氢能的主要特点（2）

1.1.3氢能的开发与运输（6）

1.1.4氢能的利用（7）

1.2燃料电池发展历史（9）

1.2.1燃料电池的出现（9）

1.2.2氢燃料电池的发展（9）

1.3燃料电池的基本工作过程（11）

1.3.1燃料电池的基本原理（11）

1.3.2燃料电池的工作过程（11）

1.4燃料电池的类型与应用（12）

1.4.1燃料电池的分类（12）

1.4.2氢燃料电池的应用（12）

1.5燃料电池的特点（14）

1.6燃料电池的性能评价（15）

1.6.1单电池的性能评价（15）

1.6.2氢燃料电池堆的性能评价（16）

1.7本章小结（16）

习题（16）

第2章燃料电池工作原理（17）

2.1燃料电池热力学（17）

2.1.1热力学基础回顾（17）

2.1.2燃料电池的热潜能——反应焓（21）

2.1.3燃料电池的做功潜能——吉布斯自由能（23）

2.1.4燃料电池的可逆电压——能斯特方程（25）

2.1.5燃料电池的能量转换效率（31）

2.2燃料电池反应动力学（34）

2.2.1电极动力学基础（34）

2.2.2活化能、反应速率与电势（36）

2.2.3简化反应动力学（38）

2.2.4动力学性能改善方法（39）

2.3燃料电池电荷传输（40）

2.3.1电荷移动与电荷流动量（41）

2.3.2电荷传输中的电压损失（43）

2.3.3电荷传输电阻特性（43）

2.3.4电导率（46）

2.3.5电解质种类综述（48）

2.4燃料电池质量传输（52）

2.4.1反应物与生成物的运动（52）

2.4.2电极内的质量传输（54）

2.4.3流场结构中的质量传输（56）

2.5本章小结（59）

习题（59）

第3章氢燃料电池类型（60）

3.1质子交换膜燃料电池（PEMFC）（61）

3.1.1结构及基本原理（61）

3.1.2质子交换膜（62）

3.1.3膜电极（63）

3.2碱性燃料电池（AFC）（64）

3.2.1结构及基本原理（64）

3.2.2电解质材料（65）

3.2.3电极材料（65）

3.3磷酸燃料电池（PAFC）（66）

3.3.1结构及基本原理（67）

3.3.2电解质材料（68）

3.3.3电极材料（68）

3.4熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）（69）

3.4.1结构及基本原理（69）

3.4.2电解质材料（70）

3.4.3电极材料（70）

3.5固体氧化物燃料电池（SOFC）（71）

3.5.1结构及基本原理（72）

3.5.2电解质材料（73）

3.5.3电极材料（75）

3.6本章小结（77）

习题（77）

第4章燃料电池的结构与材料（78）

4.1单电池的结构与材料（78）

4.1.1膜（79）

4.1.2催化剂层（86）

4.1.3扩散层（89）

4.1.4极板（92）

4.2电池堆的结构与材料（92）

4.2.1电池堆（93）

4.2.2双极板（95）

4.2.3流场的设计（98）

4.3本章小结（102）

习题（103）

第5章燃料电池水热管理（104）

5.1质子交换膜燃料电池水热传输机制（104）

5.2质子交换膜燃料电池水管理研究现状（105）

5.2.1模拟分析（105）

5.2.2实验研究（106）

5.3质子交换膜燃料电池热分布研究现状（110）

5.3.1模拟分析（110）

5.3.2实验研究（111）

5.4质子交换膜燃料电池水传输机制（113）

5.5本章小结（114）

习题（114）

第6章燃料电池系统（115）

6.1燃料电池堆（燃料电池子系统）（116）

6.2热管理子系统（118）

6.3燃料传输/处理子系统（119）

6.3.1H2的存储（119）

6.3.2氢载体（120）

6.3.3燃料传输/处理子系统总结（122）

6.4电力电子子系统（122）

6.4.1电力调节（123）

6.4.2电力转化（123）

6.4.3监控系统（124）

6.4.4电力供给管理（124）

6.5本章小结（125）

习题（125）

第7章燃料电池应用（126）

7.1燃料电池应用概述（126）

7.2燃料电池在交通运输领域的应用（126）

7.2.1燃料电池汽车的工作原理（126）

7.2.2燃料电池车辆（131）

7.2.3燃料电池船舶（135）

7.2.4燃料电池机车（136）

7.2.5燃料电池飞机（136）

7.3燃料电池便携式电源（137）

7.3.1基于水解制氢的燃料电池充电宝（138）

7.3.2基于可逆气固储氢的燃料电池充电宝（139）

7.3.3手机、数码摄像机及个人数字设备电源（139）

7.3.4笔记本电脑电源（140）

7.4固定式燃料电池发电（141）

7.4.1移动通信基站用燃料电池发电（141）

7.4.2燃料电池冷热电联供系统（142）

7.4.3其他用途固定式燃料电池发电（144）

7.5本章小结（144）

习题（144）

第8章燃料电池发展现状及前景（145）

8.1质子交换膜燃料电池（145）

8.2碱性燃料电池（145）

8.3磷酸燃料电池（145）

8.4熔融碳酸盐燃料电池（146）

8.4.1降低成本（146）

8.4.2提高性能（146）

8.4.3电池堆网络化（147）

8.5固体氧化物燃料电池（147）

8.6直接甲醇燃料电池（147）

8.7本章小结（148）

习题（148）

参考文献（149）