目錄
前言
第1章 燃料電池概述 1
1.1 燃料電池簡(jiǎn)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(yīng)用 6
1.3 車載儲(chǔ)氫技術(shù)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(xiàn) 14
第2章 燃料電池的電化學(xué)基礎(chǔ) 15
2.1 燃料電池?zé)崃�學(xué) 15
2.1.1 Gibbs自由能與電池電動(dòng)勢(shì)的關(guān)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(dòng)力學(xué) 20
2.2.1 法拉第定律與電化學(xué)過程速率 21
2.2.2 電化學(xué)反應(yīng)速率 21
2.3 極化 22
2.3.1 電化學(xué)極化 22
2.3.2 濃差極化 25
2.3.3 歐姆極化 26
2.4 極化測(cè)試 27
思考題 30
參考文獻(xiàn) 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(jiǎn)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(guān)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(yīng)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(guān)鍵材料 70
3.3.4 SOFC發(fā)展趨勢(shì) 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(guān)鍵材料 97
3.4.4 排水 100
3.4.5 AFC的優(yōu)缺點(diǎn) 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?fàn)顩r 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(jìn)辦法 111
3.5.7 PAFC的優(yōu)缺點(diǎn) 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(guān)鍵材料 115
3.6.4 MCFC單電池與電池組 119
3.6.5 操作條件對(duì)MCFC性能的影響 120
3.6.6 MCFC的優(yōu)缺點(diǎn) 122
思考題 123
參考文獻(xiàn) 123
第4章 燃料電池用氫燃料的制備、純化與儲(chǔ)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?dú)浠�合物制�?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(shù) 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(chǔ)存 157
4.3.1 高壓氣態(tài)存儲(chǔ) 157
4.3.2 低溫液態(tài)存儲(chǔ) 159
4.3.3 金屬氫化物儲(chǔ)氫 160
4.3.4 新型碳材料儲(chǔ)氫 163
4.3.5 有機(jī)液體氫化物儲(chǔ)氫 165
4.3.6 其他儲(chǔ)氫技術(shù) 167
思考題 173
參考文獻(xiàn) 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(dòng)機(jī) 179
5.2.2 動(dòng)力系統(tǒng) 179
5.2.3 電動(dòng)機(jī) 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(guān)鍵技術(shù) 190
5.3.1 電池技術(shù) 190
5.3.2 電機(jī)技術(shù) 191
5.3.3 控制器技術(shù) 193
5.4 質(zhì)子交換膜燃料電池電動(dòng)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(yīng)用于汽車所面臨的挑戰(zhàn) 204
5.6 燃料電池汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 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(cè)試評(píng)價(jià)體系 213
5.7.1 燃料電池汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 213
5.7.2 燃料電池汽車測(cè)試評(píng)價(jià) 215
思考題 217
參考文獻(xiàn) 218
附錄 燃料電池與氫能相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 220
附錄1 燃料電池相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 220
附錄2 燃料電池汽車相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 225
附錄3 氫氣制取相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 226
附錄4 氫能儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 228
附錄5 加氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 229
附錄6 氫能其他相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 230