Materials and Devices for Optoelectronics and Microphotonics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Materials Research Society

作者:Wehrspohn, Ralf B. (EDT)/ Marz, Reinhard (EDT)/ Noda, Susumu (EDT)/ Soukoulis, Costas (EDT)

出品人:

页数:493

译者:

出版时间:

价格:94

装帧:HRD

isbn号码:9781558996588

丛书系列:

图书标签:

• Optoelectronics
• Microphotonics
• Materials Science
• Photonics
• Devices
• Semiconductors
• Optical Materials
• Nanophotonics
• Optical Engineering
• Thin Films

好的，这是一份关于一本名为《Materials and Devices for Optoelectronics and Microphotonics》的书籍的详细简介，重点在于描述不包含该主题内容的、具有相似结构和深度的其他图书的可能内容范围。 --- 图书简介：先进能源转换系统的理论与实践 书名： 先进能源转换系统的理论与实践 (Advanced Energy Conversion Systems: Theory and Practice) 作者： [此处可设想一位在该领域具有权威性的作者姓名] 出版社： [此处可设想一家顶尖的学术出版社] ISBN： [此处可设想一个ISBN] 页数： 约 950 页（精装） --- 内容概述 《先进能源转换系统的理论与实践》是一部面向高年级本科生、研究生以及能源工程领域专业人士的综合性教材与参考手册。本书系统地梳理了当前全球能源结构转型背景下，热力学、电化学以及材料科学交叉领域中最前沿的能量捕获、储存和利用技术。本书的焦点严格限定于宏观和中观尺度的能量转换过程、系统集成、以及工程化挑战，不涉及对光子学（Photonics）、电子器件的微观尺度设计（如半导体异质结、量子阱结构）或特定光学材料的精细光谱学特性分析。 本书的结构旨在提供一个从基本原理到复杂系统建模的完整框架，旨在使读者能够设计、分析和优化下一代可持续能源基础设施。 详细章节划分与核心内容 本书共分为六个主要部分，共计二十章，每章后附有深入的习题集和工程案例分析。 第一部分：能源转换的基本热力学与系统基础 (Chapters 1-4) 本部分奠定了整个系统分析的理论基础，重点在于宏观热力学定律在非平衡系统中的应用，以及能量流动的经济性评估。 第 1 章：能源系统的演化与需求分析 探讨全球能源消耗的历史趋势、化石燃料依赖的挑战、以及可再生能源集成对电网稳定性的影响。重点分析不同能源形式（热能、电能、化学能）之间的转化效率上限和熵增限制。 第 2 章：热力学第二定律的工程应用 深入探讨了㶲（Exergy）分析方法，用于评估真实能源转换装置中能量损失的根本原因。详细介绍了㶲的计算流程、多级转换系统的㶲平衡方程，以及如何利用㶲分析指导系统优化。 第 3 章：能量储存的系统级考量 系统地比较了机械能（如压缩空气、飞轮）、热能（如熔盐储热）和电化学能（如大型电池阵列）储存系统的能量密度、功率密度、循环效率和全生命周期成本（LCOE）。 第 4 章：系统建模与仿真基础 介绍用于描述复杂能量系统瞬态行为的数学工具，包括常微分方程组的建立、状态空间表示法，以及如何利用商业仿真软件（如MATLAB/Simulink或Modelica环境）对多组件系统进行集成建模。 第二部分：先进热能转换技术 (Chapters 5-8) 本部分聚焦于利用温差或燃烧过程的高效能量捕获，完全侧重于热力循环和高温材料的性能。 第 5 章：高级燃烧与热化学反应器设计 讨论高效、低排放的燃料燃烧过程，包括富氧燃烧和流化床反应器。分析火焰特性、污染物生成机理及其控制，不涉及任何激光、等离子体或光激发过程。 第 6 章：先进朗肯循环与布雷顿循环 详细分析超临界二氧化碳（sCO2）布雷顿循环在热电联产和核能系统中的应用。对比传统蒸汽循环的优势，重点在于优化涡轮机和换热器设计参数。 第 7 章：温差电（Thermoelectric）宏观发电模块 介绍传统的塞贝克效应（Seebeck Effect）在高温废热回收中的应用。重点分析珀尔帖系数（ZT值）的定义、材料选择（如硅锗合金、碲化铅）的宏观因素，以及热电发电机组的阵列设计和热管理。 第 8 章：地热能与海洋热能转换（OTEC） 探讨如何从低品位热源中提取能量的系统方案，包括双循环和复循环的系统架构、规模经济性分析以及换热器防腐蚀设计。 第三部分：电化学能量转换系统 (Chapters 9-12) 该部分深入探讨将化学能直接转化为电能的装置，以及储存电能的系统级工程挑战。 第 9 章：燃料电池系统集成与管理 重点分析质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）的系统级布局、水气管理、热管理和电堆的串并联设计。讨论燃料纯化和分布式发电的应用。 第 10 章：现代电化学储能系统（ESS） 全面分析锂离子电池、液流电池和钠硫电池的大规模储能应用。关注电池管理系统（BMS）的架构、热失控的宏观预防机制、以及电网级并网要求。本书不探讨电极材料的微观量子效应或电荷转移的界面物理。 第 11 章：电解水制氢与合成燃料 研究高效制氢（碱性电解槽、PEM电解槽）的系统效率、电解槽阵列的优化以及氢气的储存和运输挑战。讨论Power-to-X（P2X）路径中的化学反应器集成。 第 12 章：耦合系统分析：热与电的协同转换 研究CHP（热电联供）和CCHP（冷热电三联供）系统的动态性能分析。如何通过优化负荷分配矩阵，最大限度地提高整体系统效率。 第四部分：机械能转换与动力系统 (Chapters 13-15) 本部分聚焦于利用流体动力学原理进行能量捕获和传输。 第 13 章：先进涡轮机械与流体动力学 深入探讨燃气轮机和蒸汽轮机中的复杂气动和热力学设计，包括叶片设计对效率和喘振裕度的影响。 第 14 章：风能与水能系统的工程化 重点分析大型风力发电机组（如直驱式与齿轮箱式）的机械结构、变桨系统控制以及电网接入的惯量模拟。水轮机（如冲击式、反击式）的水力设计。 第 15 章：压缩机、泵与换热网络优化 系统地分析关键辅助组件的能耗，介绍Pinch分析法在优化整个系统热交换网络中的应用，以最小化外部功耗。 第五部分：系统集成、控制与经济性评估 (Chapters 16-18) 该部分将前述技术单元组合成实际可运行的发电或储能项目，并进行全方位的工程和经济评估。 第 16 章：分布式能源系统（DER）的电网集成 讨论逆变器在电网连接中的作用，重点在于功率质量控制、谐波抑制以及对电网电压和频率支撑的工程要求。不涉及半导体器件本身的开关特性或光伏电池板的光电转换物理。 第 17 章：可靠性、维护与生命周期评估 (LCA) 介绍关键能源设备的故障模式与影响分析（FMEA），系统维护策略（基于状态的维护），以及能源项目的环境足迹评估标准。 第 18 章：能源项目的经济可行性分析 教授如何计算净现值（NPV）、内部收益率（IRR）和回收期，并纳入碳定价和政策激励对投资决策的影响。 第六部分：前沿趋势与跨领域挑战 (Chapters 19-20) 第 19 章：大规模能源系统的数字化转型 探讨利用大数据、人工智能（AI）进行发电预测、负荷平衡和资产健康管理的工程实践。 第 20 章：面向净零排放的系统级挑战 总结实现碳中和目标所需突破的关键系统瓶颈，展望下一代能源系统的集成架构。 --- 本书特点 1. 强调系统集成与工程实践： 摒弃对微观物理的过度深入探讨，专注于如何将成熟的技术模块高效、可靠地组合成可运行的宏观系统。 2. 量化分析导向： 几乎每章都包含详细的工程公式推导和具体的数值案例，便于读者进行实际的工程计算和规模放大（Scale-up）。 3. 跨学科广度： 涵盖了热力学、流体力学、电化学和经济分析，为能源工程师提供全面的知识地图。 目标读者 能源系统工程师、热能工程师、化学工程师、电气工程师（侧重于系统集成而非器件设计）、以及攻读能源科学与工程相关专业的研究生。

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