《新能源材料概論》針對新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)要求編寫，內(nèi)容包括目前在新能源領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟的生物質(zhì)能源材料、氫能材料、太陽能電池、燃料電池、鈉離子電池、鋰離子電池、超級電容器等。《新能源材料概論》選材得當(dāng)，立足知識積累和能力培養(yǎng)，為學(xué)生學(xué)習(xí)新能源后續(xù)課程打下良好基礎(chǔ)。掃描書中二維碼可以拓展學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。
張玉蘭，貴州理工學(xué)院材料與冶金工程學(xué)院，副教授，長期從事新能源材料的制備及生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制備液體燃料及光電催化方面的研究及教學(xué)工作，負(fù)責(zé)新能源材料與器件專業(yè)建設(shè)和新能源材料導(dǎo)論課程建設(shè)。
第1章概論1
1.1新能源及其利用技術(shù)1
1.2新材料及其應(yīng)用3
1.3新能源材料及其發(fā)展方向4
1.4新能源材料的關(guān)鍵技術(shù)5
思考題6
第2章生物質(zhì)能源材料7
2.1概述7
2.1.1生物質(zhì)7
2.1.2生物質(zhì)能7
2.1.3生物質(zhì)的組成8
2.2生物質(zhì)資源的分布9
2.2.1林業(yè)生物質(zhì)資源9
2.2.2農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源9
2.2.3廢棄物生物質(zhì)資源10
2.3生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)11
2.3.1生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)12
2.3.2生物質(zhì)熱解技術(shù)13
2.3.3生物質(zhì)液化技術(shù)14
2.3.4生物質(zhì)氣化技術(shù)15
2.4生物質(zhì)沼氣技術(shù)17
2.4.1生物質(zhì)沼氣的成分與性質(zhì)17
2.4.2沼氣發(fā)酵的特點18
2.4.3沼氣的功能和效用18
2.5生物乙醇的生產(chǎn)技術(shù)19
2.5.1生物乙醇的特點19
2.5.2生物乙醇生產(chǎn)的原料19
2.5.3生物乙醇的生產(chǎn)20
2.6生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)20
2.6.1生物柴油的生產(chǎn)21
2.6.2酯交換法制備生物柴油21
2.6.3生物柴油的性能22
2.6.4生物質(zhì)綠色柴油的生產(chǎn)與性能23
2.7生物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料的技術(shù)25
2.7.1費托合成技術(shù)25
2.7.2費托合成催化劑26
2.7.3費托制取液體燃料發(fā)展趨勢27
思考題28
第3章儲氫材料29
3.1概述29
3.2氫的制取29
3.2.1電解水制氫30
3.2.2天然氣制氫31
3.2.3煤制氫32
3.2.4生物質(zhì)制氫33
3.2.5太陽能制氫35
3.2.6核能制氫36
3.2.7等離子化學(xué)法制氫37
3.2.8液體原料醇類制氫38
3.3氫的儲存38
3.4金屬及其氧化物系列儲氫材料39
3.4.1物理吸附儲氫材料39
3.4.2化學(xué)儲氫材料41
3.5氫能安全44
3.5.1燃料電池汽車的安全45
3.5.2加氫站的安全46
3.6儲氫材料的發(fā)展趨勢46
思考題47
第4章太陽能電池48
4.1太陽能電池的概念和結(jié)構(gòu)48
4.2太陽能電池的工作原理50
4.2.1硅半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)50
4.2.2本征半導(dǎo)體51
4.2.3P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體52
4.2.4PN結(jié)54
4.2.5光伏發(fā)電工作原理55
4.3太陽能電池的類型56
4.3.1單晶硅太陽能電池56
4.3.2多晶硅太陽能電池57
4.3.3非晶硅太陽能電池58
4.3.4碲化鎘太陽能電池60
4.3.5砷化鎵太陽能電池61
4.3.6銅銦鎵硒太陽能電池62
4.3.7染料敏化太陽能電池64
4.3.8有機(jī)太陽能電池65
4.4太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題66
4.4.1晶體硅太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題66
4.4.2非晶硅太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題67
4.4.3CdTe太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題68
4.4.4GaAs太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題69
4.4.5CIGS太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題70
4.4.6DSSC太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題71
思考題72
第5章燃料電池73
5.1概述73
5.1.1燃料電池工作原理74
5.1.2燃料電池的特點74
5.2燃料電池的類型75
5.3堿性燃料電池（AFC）77
5.3.1AFC的工作機(jī)理77
5.3.2AFC的特點78
5.3.3AFC催化劑79
5.3.4AFC電極82
5.3.5AFC性能影響因素82
5.4質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）83
5.4.1PEMFC的工作機(jī)理和特點83
5.4.2PEMFC的用途85
5.4.3PEMFC的催化劑86
5.4.4PEMFC雙極板92
5.4.5PEMFC的應(yīng)用前景99
5.5磷酸鹽燃料電池（PAFC）99
5.5.1PAFC的工作機(jī)理和特點100
5.5.2PAFC電極100
5.5.3PAFC雙極板102
5.6熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）102
5.6.1MCFC的工作機(jī)理102
5.6.2MCFC電極材料103
5.6.3MCFC的特點105
5.6.4MCFC的發(fā)電系統(tǒng)106
5.6.5MCFC需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題110
5.7固體氧化物燃料電池（SOFC）112
5.7.1SOFC的工作機(jī)理和特點112
5.7.2SOFC關(guān)鍵材料113
5.7.3SOFC存在的問題118
思考題119
第6章超級電容器120
6.1概述120
6.1.1超級電容器的基本介紹120
6.1.2超級電容器的發(fā)展歷史121
6.1.3超級電容器的一般結(jié)構(gòu)122
6.1.4超級電容器的應(yīng)用122
6.1.5超級電容器使用注意事項123
6.2超級電容器的工作原理123
6.2.1雙電層電容器124
6.2.2法拉第贗電容器125
6.2.3非對稱超級電容器126
6.2.4超級電容器的特點126
6.3超級電容器電極材料127
6.3.1電極材料選擇原則和分類127
6.3.2碳材料127
6.3.3金屬氧化物材料131
6.3.4導(dǎo)電聚合物材料134
6.3.5復(fù)合電極材料135
6.4超級電容器電解液138
6.4.1水系電解液139
6.4.2有機(jī)電解液140
6.4.3固態(tài)電解液140
思考題141
第7章鋰離子電池材料142
7.1概述142
7.2鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及工作原理144
7.3鋰離子電池正極材料145
7.3.1正極材料的選擇要求145
7.3.2層狀結(jié)構(gòu)正極材料146
7.3.3尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料148
7.3.4橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料149
7.4鋰離子電池負(fù)極材料150
7.4.1負(fù)極材料的選擇要求150
7.4.2碳類負(fù)極材料150
7.4.3硅基負(fù)極材料153
7.4.4金屬類負(fù)極材料153
7.4.5硫化物負(fù)極材料154
7.5鋰離子電池電解質(zhì)154
7.5.1電池電解質(zhì)的選擇要求154
7.5.2有機(jī)液體電解質(zhì)155
7.5.3聚合物電解質(zhì)158
7.5.4離子液體電解質(zhì)159
7.6鋰離子電池隔膜材料160
7.6.1電池隔膜材料的選擇要求160
7.6.2微孔聚烯烴隔膜160
7.6.3無紡布隔膜162
7.6.4涂層復(fù)合隔膜163
思考題163
第8章鈉離子電池材料165
8.1概述166
8.2鈉離子電池正極材料167
8.2.1過渡金屬氧化物材料168
8.2.2聚陰離子材料172
8.2.3過渡金屬氟磷酸鈉鹽174
8.2.4普魯士藍(lán)類大框架化合物175
8.2.5有機(jī)化合物和聚合物176
8.2.6非晶化合物177
8.3鈉離子電池負(fù)極材料177
8.3.1碳基負(fù)極材料177
8.3.2合金類儲鈉負(fù)極材料180
8.3.3金屬氧化物儲鈉負(fù)極材料181
8.3.4非金屬單質(zhì)儲鈉負(fù)極材料183
8.3.5有機(jī)儲鈉負(fù)極材料184
8.3.6鈦酸鹽儲鈉負(fù)極材料185
思考題186
參考文獻(xiàn)187
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