燃料電池－原理與應用.FUEL CELLS: THE PRINCIPLES AND APPLICAT pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:五南

作者:衣寶廉編黃朝榮林修正校訂

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20050301

价格:0

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isbn号码:9789571138718

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• 燃料电池
• 电化学
• 能源
• 可再生能源
• 氢能
• 原理
• 应用
• 技术
• 环保
• 新能源

能源转型的新希望：氢能与可持续发展的关键 在人类社会迈向可持续发展的征程中，能源问题始终是绕不开的核心议题。传统化石燃料在提供能量的同时，也带来了严峻的环境挑战，如气候变化、空气污染等。因此，寻找清洁、高效、可再生的能源解决方案，已成为全球的共识与迫切需求。在这场深刻的能源变革中，氢能以其独特的优势，正逐渐显露出成为未来能源体系基石的潜力。 氢，作为宇宙中最丰富的元素，本身不产生温室气体排放，燃烧产物仅为水。这意味着，如果能够实现“绿氢”的大规模生产——即通过可再生能源（如太阳能、风能）电解水制氢，那么氢能便能成为一种真正意义上的零排放能源。这种潜力使得氢能不仅是解决气候变化的有力武器，更是推动能源结构优化、实现能源独立的理想选择。 氢能的多元应用场景： 氢能的魅力在于其广泛的应用潜力，能够渗透到社会经济的各个层面，为各行各业的脱碳转型提供关键支持。 交通运输领域： 氢燃料电池汽车（FCV）是氢能应用最为人熟知的领域之一。相比于纯电动汽车（BEV），FCV具有续航里程长、加氢速度快等优势，特别适合商用车、长途运输车辆以及对续航有高要求的乘用车。目前，从乘用车到公交车、卡车、火车，乃至船舶和飞机，氢燃料电池技术都在积极探索和逐步落地。氢能的引入，将彻底改变交通运输业的排放格局，带来更清洁、更安静的出行体验。 工业领域： 许多高耗能、高排放的工业过程，如钢铁、水泥、化工等，是主要的碳排放源。氢能在此类行业中可扮演双重角色： 作为还原剂： 在炼钢过程中，用氢气替代焦炭进行还原，可以显著减少二氧化碳排放。 作为燃料： 高温工业炉窑可以使用氢气作为燃料，取代天然气或其他化石燃料，降低过程中的碳足迹。 作为原料： 氢气本身也是许多化工产品（如氨、甲醇）的重要原料，使用绿氢作为原料，可以实现整个化学工业价值链的绿色化。 发电与储能： 氢气可以储存在大型储氢罐中，为间歇性的可再生能源（如风能、太阳能）提供灵活的储能解决方案。当可再生能源发电量过剩时，可以将多余的电能用于电解水制氢，将氢气储存起来。在能源需求高峰或可再生能源发电不足时，可以利用氢气发电（通过燃气轮机或燃料电池），实现能源的“再利用”，平抑电网波动，提高能源供应的稳定性与可靠性。 建筑与供暖： 氢气可以作为清洁燃料用于家庭供暖和烹饪。在一些地区，现有天然气管道经过改造后，即可输送氢气或氢气混合天然气。通过使用氢气替代天然气，可以有效减少建筑部门的碳排放。 氢能发展的关键挑战与未来展望： 尽管氢能前景光明，但其大规模推广仍面临一系列挑战。 制氢成本： 目前，最经济的制氢方式仍依赖于化石燃料（灰氢），而“绿氢”的生产成本相对较高，是制约其广泛应用的关键因素。随着可再生能源成本的持续下降以及电解槽技术的进步，绿氢的生产成本正在逐步降低。 储运技术： 氢气的储运是另一个技术难点。氢气密度低，需要高压压缩或低温液化才能高效存储和运输。高压气态储氢（如35MPa、70MPa）和液氢技术是目前主要的储存方式，但都需要先进的储氢罐和运输设备，这些都需要进一步的研发和成本优化。 基础设施建设： 建立完善的氢能基础设施，包括制氢厂、加氢站、输氢管道网络等，需要巨大的投资和长期的规划。各国政府的政策支持、标准制定以及产业协同至关重要。 安全性： 氢气是一种易燃易爆的气体，尽管其分子量轻，泄漏时容易向上扩散，相对不易积聚形成爆炸性混合物，但其安全管理和操作规范仍需高度重视。通过完善的法规、先进的监测技术和严格的操作流程，可以有效保障氢能利用的安全性。 展望未来，随着全球对气候变化问题的日益关注和对可持续能源的需求不断增长，氢能作为一种清洁、高效的能源载体，正迎来前所未有的发展机遇。各国政府、科研机构和企业都在加大对氢能技术的投入和研发力度，推动产业链的成熟和成本的下降。从制氢、储运到终端应用，每一个环节的突破和进步，都将加速氢能社会的到来。 氢能不仅仅是一种能源，更是一种实现能源独立、产业升级和环境保护的战略性选择。拥抱氢能，就是拥抱一个更清洁、更可持续、更繁荣的未来。

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这本厚厚的专著，从头到尾都散发着一股严谨的学术气息，让我这个非专业人士在翻阅时，既感到敬畏又有些望而却步。它似乎假定读者已经对化学和能源领域有了一定的基础认知，因此在讲解一些核心概念时，直接就切入了深入的理论推导，丝毫没有“小白”友好的引导。比如，在介绍电化学反应动力学的那几个章节，复杂的半导体物理模型和界面传输现象被剖析得极其细致，涉及到大量的偏微分方程和边界条件设定，即便我试图跟上作者的思路，也常常在某一串复杂的符号前卡住。这本书的深度是毋庸置疑的，它更像是一份面向研究生或资深工程师的参考手册，而不是入门级的科普读物。我特别注意到，它在讨论燃料电池的**非理想因素**时，对材料的降解机制和长期运行的衰减曲线进行了详尽的建模分析，这些内容对于优化电池寿命和实际运行策略至关重要，但对于仅仅想了解“燃料电池是干嘛的”的读者来说，可能过于晦涩和偏重于理论分析了，缺乏足够的实际案例来佐证这些复杂模型的有效性。总的来说，这是一部极度专业、理论扎实的学术巨著，适合需要深入研究底层机理的专业人士。

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我对这本著作中对**电解质材料的结构-性能关系**所做的系统性梳理印象最为深刻。它不仅仅罗列了现有的几种主流电解质材料的导电率数据，而是深入挖掘了造成它们性能差异的根本原因，比如晶格缺陷的类型、缺陷浓度的温度依赖性等。这种从微观尺度揭示宏观性能的分析路径，极大地拓宽了我对材料科学在能源领域应用的理解。作者似乎对每一种材料的优缺点都有着深刻的个人见解，但这些见解都巧妙地隐藏在了严谨的数据分析和理论推导背后，需要读者具备相当的背景知识才能体会到其中微妙的权衡。遗憾的是，在讨论**应用场景和经济性评估**的部分，内容显得相对单薄和宏观，更多是停留在“具有潜力”的层面，没有给出太多关于成本下降曲线、大规模制造成本的实际案例分析或者敏感性分析。如果能在技术原理部分保持同样深度的同时，对未来的商业化路径提供更具操作性的见解，这本书的实用价值会大大提升。

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这本书的排版和图表设计，虽然在技术上无可挑剔，但整体风格非常“复古”和“工程化”。它几乎所有的图示都是功能性的示意图或数据拟合曲线，很少见到为了吸引眼球而设计的简化流程图或对比鲜明的色彩应用。这进一步巩固了它作为一本严肃技术参考书的定位。我在阅读关于**流动电池**的章节时，对作者如何清晰地区分了液流体系与传统电化学体系的反应机理差异感到满意，其对氧化还原对的半衰期和循环稳定性的描述非常到位。然而，对于一个希望了解燃料电池在**交通领域或便携式设备中具体集成方案**的读者而言，这本书提供的指导性信息相对稀疏。它的大部分篇幅致力于“原理”，而非“系统集成”。换言之，它教会你如何把发动机造得更好，但没怎么告诉你如何把这个发动机装进一辆车里并让它高效运行。它是一个绝佳的“知识库”，但可能不是一个完美的“工具箱”。

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我花了一整个周末试图啃完关于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的那几章，但说实话，收获主要集中在对现有技术瓶颈的认识上，而不是对“如何构建”产生直观的理解。这本书的叙事结构更像是对已有文献的系统性综述和批判性总结，它把各种不同的电解质材料特性和催化剂的载体设计，像拼图一样一块块摆在了桌面上，但并没有提供一个清晰的、循序渐进的“组装指南”。我尤其欣赏它对**电极结构设计**中微观孔隙率和流体动力学耦合作用的探讨，这部分内容展现了作者对流场、浓差极化和传质过程的深刻洞察力。然而，这种“平铺直叙”的风格，使得初次接触这些概念的人很难建立起一个宏观的、功能性的图像。它详尽地描述了每一个组件“应该是什么样”，却很少用清晰的图示或流程图来展示一个完整的系统是如何运作并转化为实际的电力输出的。如果你期望得到一本能手把手教你设计一个小型实验电池的书，这本书可能需要配合大量的外部资料才能达到目的，它更偏向于“知其所以然”的深度理解，而非“知其所以用”的工程实践。

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这本书的语言风格极其克制和精准，每一个术语的选择都仿佛经过了千锤百炼，不含丝毫多余的感情色彩。它在阐述固体氧化物燃料电池（SOFC）的部分时，尤其体现了这种严谨性，对于高温下的离子迁移率、界面电阻的量化分析，简直可以称得上是教科书级别的标准。我注意到，作者在对比不同运行温度下的**热管理策略**时，非常注重不同体系间的物理边界条件的差异，并给出了详细的能量平衡方程。这种细致入微的处理，使得书中的结论具有极高的可信度和可重复性，对于需要进行精密数值模拟或实验数据验证的研究人员来说，简直是如获至宝。但相对地，这种过于注重细节的叙述，使得章节之间的衔接略显生硬，缺乏一种流畅的“故事线”。读者很容易在某一特定材料的物理化学特性讨论中迷失，需要频繁地回头查阅前面章节定义的基础参数，导致阅读的连贯性受到一定影响。它不是一本适合在通勤路上随便翻阅的书籍，它要求的是你全身心地投入，并随时准备好进行复杂的数学运算。

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