目錄
前言
第1章 燃料電池概述 1
1.1 燃料電池簡介 1
1.1.1 燃料電池的工作原理 1
1.1.2 燃料電池的分類 2
1.1.3 燃料電池的發(fā)展歷史 3
1.1.4 燃料電池的特性 4
1.2 燃料電池的應用 6
1.3 車載儲氫技術的現(xiàn)狀 7
1.4 燃料電池汽車的未來 9
思考題 14
參考文獻 14
第2章 燃料電池的電化學基礎 15
2.1 燃料電池熱力學 15
2.1.1 Gibbs自由能與電池電動勢的關系 15
2.1.2 能斯特方程 17
2.1.3 燃料電池效率 18
2.2 電極過程動力學 20
2.2.1 法拉第定律與電化學過程速率 21
2.2.2 電化學反應速率 21
2.3 極化 22
2.3.1 電化學極化 22
2.3.2 濃差極化 25
2.3.3 歐姆極化 26
2.4 極化測試 27
思考題 30
參考文獻 30
第3章 燃料電池類型 31
3.1 質(zhì)子交換膜燃料電池 31
3.1.1 PEMFC結(jié)構(gòu)與工作原理 31
3.1.2 PEMFC發(fā)展簡史 32
3.1.3 PEMFC主要部件 33
3.1.4 PEMFC單電池與電池組 54
3.1.5 PEMFC電池組失效分析 59
3.2 直接甲醇燃料電池 60
3.2.1 DMFC結(jié)構(gòu)與工作原理 60
3.2.2 DMFC關鍵材料 62
3.2.3 DMFC與PEMFC的差別 65
3.2.4 DMFC存在的問題 66
3.2.5 DMFC的應用 66
3.3 固體氧化物燃料電池 67
3.3.1 SOFC結(jié)構(gòu)與工作原理 67
3.3.2 SOFC發(fā)展概況 68
3.3.3 SOFC關鍵材料 70
3.3.4 SOFC發(fā)展趨勢 79
3.3.5 SOFC面臨的問題 80
3.3.6 SOFC電池組 89
3.3.7 高功率密度SOFC91
3.4 堿性燃料電池 94
3.4.1 AFC結(jié)構(gòu)與工作原理 94
3.4.2 AFC發(fā)展概況 96
3.4.3 AFC關鍵材料 97
3.4.4 排水 100
3.4.5 AFC的優(yōu)缺點 101
3.4.6 單電池與電池組 102
3.5 磷酸燃料電池 104
3.5.1 PAFC結(jié)構(gòu)與工作原理 104
3.5.2 PAFC發(fā)展狀況 104
3.5.3 PAFC結(jié)構(gòu)材料 106
3.5.4 PAFC電池組 108
3.5.5 影響PAFC的因素 109
3.5.6 影響壽命的因素及改進辦法 111
3.5.7 PAFC的優(yōu)缺點 112
3.6 熔融碳酸鹽燃料電池 112
3.6.1 MCFC結(jié)構(gòu)與工作原理 112
3.6.2 MCFC發(fā)展概況 114
3.6.3 MCFC關鍵材料 115
3.6.4 MCFC單電池與電池組 119
3.6.5 操作條件對MCFC性能的影響 120
3.6.6 MCFC的優(yōu)缺點 122
思考題 123
參考文獻 123
第4章 燃料電池用氫燃料的制備、純化與儲存 131
4.1 氫氣的制備 131
4.1.1 化石能源制氫 131
4.1.2 水電解制氫 139
4.1.3 生物質(zhì)制氫 141
4.1.4 氮氫化合物制氫 145
4.1.5 硼氫化鈉制氫 149
4.2 氫氣的純化 151
4.2.1 變壓吸附法 152
4.2.2 膜分離技術 153
4.2.3 低溫分離法 156
4.2.4 金屬氫化物法 156
4.3 氫氣的儲存 157
4.3.1 高壓氣態(tài)存儲 157
4.3.2 低溫液態(tài)存儲 159
4.3.3 金屬氫化物儲氫 160
4.3.4 新型碳材料儲氫 163
4.3.5 有機液體氫化物儲氫 165
4.3.6 其他儲氫技術 167
思考題 173
參考文獻 173
第5章 燃料電池汽車 177
5.1 燃料電池汽車的工作原理 177
5.2 燃料電池汽車的重要部件 178
5.2.1 燃料電池發(fā)動機 179
5.2.2 動力系統(tǒng) 179
5.2.3 電動機 182
5.2.4 電子控制系統(tǒng) 185
5.2.5 燃料系統(tǒng) 185
5.2.6 安全系統(tǒng) 188
5.3 燃料電池汽車的關鍵技術 190
5.3.1 電池技術 190
5.3.2 電機技術 191
5.3.3 控制器技術 193
5.4 質(zhì)子交換膜燃料電池電動汽車 194
5.4.1 發(fā)展概況 194
5.4.2 研發(fā)方向和需要解決的問題 200
5.5 固體氧化物燃料電池汽車 202
5.5.1 發(fā)展概況 202
5.5.2 SOFC電池應用于汽車所面臨的挑戰(zhàn) 204
5.6 燃料電池汽車的基礎設施建設 205
5.6.1 氫氣加注站 206
5.6.2 全球氫氣加注站的發(fā)展概況 209
5.7 燃料電池汽車的測試評價體系 213
5.7.1 燃料電池汽車相關標準 213
5.7.2 燃料電池汽車測試評價 215
思考題 217
參考文獻 218
附錄 燃料電池與氫能相關國家標準 220
附錄1 燃料電池相關國家標準 220
附錄2 燃料電池汽車相關國家標準 225
附錄3 氫氣制取相關國家標準 226
附錄4 氫能儲運基礎設施相關國家標準 228
附錄5 加氫基礎設施相關國家標準 229
附錄6 氫能其他相關國家標準 230