PEM Fuel Cells pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Academic Pr

作者:Barbir, Frano

出品人:

页数:456

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 120.91

装帧:HRD

isbn号码:9780120781423

丛书系列:

图书标签:

燃料电池
PEM燃料电池
电化学
能源
可再生能源
氢能
材料科学
工程
环境科学
新能源技术

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具体描述

Fuel cells are electrochemical energy conversion devices that convert hydrogen and oxygen into water, producing electricity and heat in the process and providing fuel efficiency and reductions in pollutants. Demand for this technology is growing rapidly. Fuel cells are being commercialized for stationary and portable electricity generation, and as a replacement for internal combustion engines in automobiles. Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cells in particular are experiencing an upsurge. They have high power density and can vary their output quickly to meet shifts in power demand. Until now, there has been little written about this important technology. This book lays the groundwork for fuel cell engineers, technicians and students. It covers the fundamental aspects of fuel cell design, electrochemistry of the technology, heat and mass transport, system design and applications to bring this technology to professionals at all levels. It is a comprehensive guide for engineers, researchers and policymakers. It covers theory and practice of PEM fuel cells and contains hundreds of original illustrations and real-life engineering examples.

《新能源技术发展与挑战》内容简介本书深入探讨了全球能源格局的深刻变革，重点聚焦于当前科技前沿最具潜力的替代能源技术领域。本书旨在为读者提供一个全面、系统的视角，剖析新能源技术从理论基础到工程应用、从市场驱动到政策引导的复杂生态系统。全书内容严格围绕新能源的研发、产业化瓶颈及未来趋势展开，力求以严谨的学术态度和前瞻性的行业洞察，构建起一个知识密集的知识图谱。第一部分：全球能源转型的大背景与驱动力本部分首先勾勒出当前世界能源消费的结构性困境，包括化石燃料储量的日益枯竭、地缘政治对能源供应的脆弱性影响，以及气候变化带来的紧迫环境压力。我们详细分析了驱动全球能源转型的三大核心力量：政策法规驱动（如《巴黎协定》的实施、各国净零排放承诺）、技术进步驱动（成本的快速下降与效率的持续提升）以及市场需求驱动（消费者对清洁、分散式能源解决方案的偏好）。 1.1 能源安全与地缘政治：分析了能源进口依赖国如何通过发展本土可再生能源来增强国家能源自主权，并探讨了全球能源供应链重构对国际关系的影响。 1.2 气候科学与减排目标：深入解读了IPCC报告的关键发现，明确了实现《温控1.5°C目标》所需的减排速度与技术路径。第二部分：核心可再生能源技术的深度剖析本书将重点分析当前主流的可再生能源技术，并对其现有的技术成熟度（TRL）和规模化潜力进行客观评估。 2.1 太阳能光伏（PV）的前沿研究：晶硅技术极限：探讨了PERC、TOPCon等主流技术的效率瓶颈和下一代结构（如异质结HJT）的商业化进程。薄膜技术与新兴材料：详述了钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells）在实验室效率上取得的突破，重点分析其在稳定性、寿命以及大规模生产（Roll-to-Roll工艺）方面亟待解决的工程难题。本书将详细解析界面缺陷钝化、湿度敏感性抑制等核心科学问题。光伏系统集成：讨论了BIPV（建筑一体化光伏）和农业光伏（Agri-PV）的系统设计与经济性评估。 2.2 风能技术的迭代与挑战：超大型海上风电：分析了兆瓦级涡轮机（15MW以上）在叶片材料科学、基础结构设计（抗疲劳与腐蚀）以及海上安装和运维（O&M）中的工程复杂性。重点讨论了浮式基础技术（Floating Offshore Wind）在深水区域的应用前景和成本控制策略。陆上风电的选址与环境影响：探讨了低风速区域的发电潜力以及对生态系统（如鸟类迁徙）的减缓措施。第三部分：储能技术——解决间歇性问题的关键能源的间歇性是可再生能源并网的核心障碍。本部分将详尽阐述各类储能技术，并对比其能量密度、功率密度、循环寿命及全生命周期成本（LCOS）。 3.1 电化学储能系统（ESS）：锂离子电池的演进：不局限于NMC和LFP体系，重点分析了固态电池（Solid-State Batteries）在安全性提升和能量密度突破上的研发进展，以及钠离子电池在低成本、大规模电网级应用中的潜力。长时储能技术：详细考察了液流电池（Flow Batteries，如钒基、锌溴）的化学稳定性、规模化扩展性以及在电网调频和季节性储能中的适用性。 3.2 机械与热储能：压缩空气储能（CAES）与重力储能：分析了这些技术在地理条件限制下的部署策略和能量效率。热能储存：探讨了熔盐储热（Molten Salt Storage）在太阳能热发电（CSP）中的关键作用，以及高温储热材料的开发。第四部分：下一代零碳能源载体与平台本书将超越传统的电力系统概念，展望氢能、生物质能和核能等零碳能源平台的战略地位。 4.1 绿色氢能的制备、储存与应用：高效电解水技术：对比了PEM、碱性（AEC）和固体氧化物电解槽（SOEC）的效率、运行温度及对电网波动的适应性，特别关注了高温电解的能效优势。氢能基础设施：讨论了管道运输、液化（LH2）与氨载体（Ammonia Carrier）在解决长距离、大规模输运问题上的技术路径和经济性障碍。 4.2 生物质能与可持续性：探讨了先进生物燃料（如藻类生物质、废弃物热解气化）的生命周期碳排放评估，并强调了土地利用竞争问题。第五部分：智能电网与系统集成能源的未来是分散化、数字化和双向流动的。本部分关注如何通过技术和管理手段实现高比例可再生能源的稳定并网。 5.1 虚拟电厂（VPP）与需求侧响应（DR）：分析了先进的控制算法和通信技术如何协调分布式能源资源（DERs），实现电网的柔性调度。 5.2 数字化与网络安全：讨论了在高度互联的智能电网中，保护关键基础设施免受网络攻击的技术对策。第六部分：产业化挑战与政策导向成功实现能源转型，不仅依赖技术突破，更需要产业生态的成熟和政策的有效引导。 6.1 供应链风险与关键矿物：分析了对稀土、钴、锂等关键矿产的依赖性，以及发展循环经济和材料替代方案的紧迫性。 6.2 成本平价（Grid Parity）与补贴退坡：评估了不同技术实现完全市场竞争所需的时间表，并探讨了碳税、可再生能源配额制等政策工具的有效性。本书全面覆盖了新能源领域的关键技术和宏观战略，旨在为能源领域的专业人士、政策制定者、研究人员以及关注可持续发展的读者提供一份深度、前瞻且结构化的参考资料。全书不涉及对任何特定能源技术（如燃料电池）的单独、深入技术细节阐述，而是着重于能源系统层面的集成、挑战与未来方向。