Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Li, Xianguo

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:2010-6

价格:$ 192.10

装帧:HRD

isbn号码:9780470871102

丛书系列:

图书标签:

燃料电池
聚合物电解质膜燃料电池
PEMFC
新能源
能源转换
电化学
材料科学
可再生能源
绿色能源
氢能

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具体描述

Covering the latest developments in the field, this book provides an up-to-date summary of PEM fuel cell technology and presents the analysis, modeling and simulation of the electrochemical and transport processes. The book explains issues related to performance enhancement and design optimization and discusses the problems of heat and water management in PEM fuel cells. Key features include:* researching fuel cells and designing fuel cell systems, this book is also a comprehensive reference for newcomers to the field and advanced university students* devoted entirely to the development and applications of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells* provides an essential guide to performance enhancement and design optimization* presents the components and configurations of PEM fuel cells.* covers the basic principles of operation including electrochemical reactions, the transport of reactants and water* discusses carbon monoxide poisoning and mitigation methods* also includes illustrative examples and case studies A must have for researchers involved in developing fuel cell systems and designing fuel cell applications. As well as practicing electrical and automotive engineers; industrialists working to develop new fuel cell systems. A useful reference for senior undergraduate and postgraduate students studying fuel cell modules within courses on automotive, chemical or power engineering.

好的，这是一本关于高分子电解质膜燃料电池（Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells, PEMFCs）的替代性图书简介，旨在详细介绍其他相关技术和领域，避免涉及您指定书名中的核心主题。 --- 图书名称：先进储能系统与能源转换技术图书简介本书深入探讨了现代能源领域中与高分子电解质膜燃料电池（PEMFCs）并驾齐驱或互为补充的关键技术领域，聚焦于固态氧化物燃料电池（SOFCs）、碱性燃料电池（AEMFCs）以及电化学储能的最新进展。本书旨在为能源工程师、材料科学家以及政策制定者提供一个全面而深入的视角，理解下一代能源技术栈的多样性和复杂性。第一部分：固态氧化物燃料电池（SOFCs）的材料科学与系统集成本部分将固态氧化物燃料电池置于核心地位，系统阐述了其工作原理、关键挑战与前沿材料创新。 1.1 SOFCs的电化学基础与热力学优势详细解析了SOFCs作为高温燃料电池的独特之处，包括其高能量转换效率潜力以及对燃料的宽容性（如直接氧化甲烷或生物燃料的能力）。我们将深入探讨其电化学反应动力学，特别是高温环境下电荷转移的机制，并与低温电池进行对比分析。 1.2 关键电解质材料的演进重点关注氧化物离子导体的发展历程。从早期的钇稳定氧化锆（YSZ）到更具前景的掺杂铈酸盐（如GDC）和特定钙钛矿结构材料，本书细致分析了这些材料的离子电导率、微观结构稳定性及其在不同工作温度下的性能衰减机制。我们将探讨如何通过纳米结构调控来优化电解质的界面性能。 1.3 阴极与阳极材料的界面工程深入剖析阴极（如LSM、LSCF）和阳极（如Ni-YSZ cermet）在高温操作中的挑战，特别是对于碳沉积和硫中毒的抵抗性。书中将详述新型功能梯度材料（FGM）在缓解热膨胀失配和提高界面接触质量方面的应用。 1.4 系统集成与热管理 SOFCs的优势在于其高温特性，但也带来了复杂的热管理需求。本章将涵盖中温SOFCs（MT-SOFCs）和高温SOFCs（HT-SOFCs）的系统设计，包括热回收、余热利用（如与布雷顿循环结合）以及对瞬态负载变化的响应策略。第二部分：碱性电解质膜燃料电池（AEMFCs）的复兴与挑战本部分聚焦于碱性燃料电池（AEMFCs）——一种有望使用低成本非贵金属催化剂的替代性技术。 2.1 AEMFCs的电化学差异与PEMFCs（使用质子传导）形成鲜明对比，AEMFCs依赖于氢氧根离子（OH-）的传导。本书将详细分析在碱性环境中，氧还原反应（ORR）的动力学特性，以及与酸性环境下的区别。 2.2 阴离子交换膜的研发前沿 AEMFCs的瓶颈在于高性能、高稳定性的阴离子交换膜（AEMs）。我们将探讨聚合物基体（如聚苯乙烯或聚芴衍生物）的化学改性技术，特别是如何提高羟基离子电导率，同时抑制查尔斯降解（Hofmann降解），以确保长期运行的稳定性。 2.3 贵金属替代催化剂的探索由于碱性环境对贵金属（如铂）的钝化作用较小，AEMFCs为使用非贵金属催化剂提供了可行性。本书将详细介绍过渡金属基催化剂（如镍、钴、铁的氧化物或氮化物）在阳极析氢反应（HER）和阴极氧还原反应中的最新研究进展。第三部分：电化学储能系统的并驾齐驱：先进电池技术为了全面理解能源转换的未来，本部分将视线转向与燃料电池技术并存的电化学储能技术，重点关注液流电池和下一代锂离子电池。 3.1 全钒液流电池（VRFBs）的系统优化液流电池作为大规模电网储能的关键技术，其优势在于能量与功率的解耦。本书将分析提高钒电解液能量密度的方法（如高浓缩电解液的稳定性研究）、隔膜材料的优化（降低交叉污染）以及电池堆的流体力学设计，以降低欧姆损耗。 3.2 钠离子电池（NIBs）作为锂电池的补充鉴于锂资源的分布不均，钠离子电池凭借其丰富的资源和相似的工作原理，成为中低密度储能的有力竞争者。本章将对比分析硬碳、层状氧化物等钠离子电池的关键材料，并讨论其在实际应用中面临的体积膨胀和低温性能问题。 3.3 锂硫（Li-S）电池的挑战与机遇作为高能量密度储能的代表，锂硫电池的潜力巨大。本书将着重讨论多硫化物穿梭效应的抑制机制，包括使用新型集流体、引入功能化碳载体或设计新型固态电解质界面，以实现更长的循环寿命。第四部分：跨领域耦合与能源系统韧性最后，本书探讨了这些独立技术如何通过系统集成实现能源系统的韧性和效率最大化。 4.1 混合电堆系统研究在特定应用场景（如重型运输或偏远地区供电）中，结合SOFCs（提供稳定基荷）与AEMFCs（提供快速响应）的混合系统设计。探讨热电耦合与电化学耦合的优化策略。 4.2 能源基础设施的数字化与控制介绍先进的传感器技术、模型预测控制（MPC）在管理高温SOFCs的瞬态负荷变化，以及优化VRFBs的充放电策略中的应用，确保整个能源系统的可靠性和运行效率。本书的综合性、跨学科特点，使其成为研究人员和工程师全面掌握非质子交换膜燃料电池技术及现代电化学储能系统的必备参考书。