Nanostructured Materials for Electrochemical Energy Production and Storage pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Leite, Edson Roberto 编

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 202.27

装帧:

isbn号码:9780387493220

丛书系列:

图书标签:

纳米材料
电化学
能源生产
能源存储
电化学能源转换
电化学储能
纳米结构
材料科学
可再生能源
能源材料

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具体描述

The key problem facing new energy conversion and storage technologies remains device efficiency. Designs based on nanostructured materials can yield improved performance in devices employing electrochemical reactions and heterogeneous catalysis, such as fuel and solar cells, batteries, etc. Nanoscale structures dramatically alter the surface reaction rates and electrical transport throughout the material, causing a dramatic improvement in energy storage, conversion, and generation. This book describes properties of nanostructured materials that can be the basis of improved performance in a wide range of alternative energy devices.Fundamental concepts of nanostructured materials such as nanocrystals synthesis and properties, thermodynamics and defect chemistry, and interfacial and physical electrochemistry are presented as are the impact and application of nanoscale materials in specific alternative energy devices. These materials and devices promise not only the development of a wide range of new technologies, but also the potential for a more sustainable energy future. "Nanostructured Materials for Electrochemical Energy Production and Storage" is an authoritative and essential reference from world-renowned research groups for scientists and engineers in the fields of materials science and electrochemistry.

固体氧化物燃料电池：材料、界面与性能优化作者：领域内资深专家及研究人员出版社：知名学术出版社出版日期：近期出版（具体日期请参考出版社官方信息） ISBN：（待定）图书页数：约600-700页 --- 内容概述《固体氧化物燃料电池：材料、界面与性能优化》是一部全面深入探讨固体氧化物燃料电池（SOFC）领域前沿研究与工程实践的权威专著。本书聚焦于SOFC技术的核心挑战——高性能电解质、电极材料的开发、界面物理化学行为的理解，以及系统级的性能提升策略。本书汇集了来自全球顶尖研究机构的最新成果，旨在为材料科学家、电化学工程师、能源系统设计人员提供一个结合理论基础、实验方法与实际应用的综合性参考平台。 SOFC作为一种高效、清洁的能源转换技术，其商业化进程高度依赖于关键组件的性能突破。本书系统性地剖析了从微观结构到宏观性能的全链条问题，特别强调了在高温运行环境下，材料的化学稳定性、电化学活性和离子/电子传输机制。全书结构清晰，逻辑严谨，从基础理论出发，逐步深入到复杂的界面现象和系统集成，确保读者能够全面掌握当前SOFC领域的研究热点与未来发展方向。核心章节与重点内容第一部分：SOFC基础与热力学（Foundation and Thermodynamics of SOFCs）本部分奠定读者对SOFC工作原理的理解。 1. SOFC的理论基础与能源转换效率：详细阐述SOFC的工作原理、热力学可行性以及与传统燃料电池的比较优势。重点分析了燃料重整、水煤气变换反应在SOFC内部集成的必要性。 2. 电化学动力学与传输现象：深入探讨电化学反应的活化极化、浓差极化和欧姆极化。分析了离子在电解质中迁移的机制（如晶格扩散、晶界扩散）和电子在电极中的传输特性。 3. 材料选择的约束条件：介绍不同工作温度（高温SOFC、中温SOFC）下对电解质、阳极和阴极的性能要求，包括热膨胀系数匹配、化学兼容性及机械强度。第二部分：电解质材料的突破（Advancements in Electrolyte Materials）电解质是SOFC的核心，其离子电导率和稳定性直接决定了电池的性能。 1. 传统稳定氧化锆（YSZ）的局限性与改进：综述YSZ在高/低温下的电导率特性，以及其在掺杂和微结构调控方面的最新进展，特别关注晶界电阻的抑制。 2. 新型高离子导电性氧化物电解质：重点介绍基于镧系、钙钛矿结构的氧离子导体，如掺钆二氧化铈（GDC）、镧酸盐体系。分析这些材料在降低工作温度方面的潜力及其面临的化学稳定性挑战（如与电极的相互作用）。 3. 质子传导电解质（PCMs）：详细讨论质子传导材料，如掺镧钡锆酸盐（LBCZ）和掺镧钛酸盐，分析它们在中低温SOFC中的应用优势和水汽管理问题。第三部分：电极材料的活性与稳定性（Electrodes: Activity, Stability, and Interface Engineering）电极的活性是决定极化损失的主要因素。本部分专注于提高催化活性和解决长期运行中的退化问题。 1. 阳极（燃料极）材料的设计与优化： Cermets（金属-陶瓷复合材料）：深入研究Ni-YSZ/Ni-GDC等体系的微结构设计，如何平衡电子导电性、孔隙率和催化活性。单相（或双相）电催化剂：探讨非贵金属基催化剂在甲烷、生物燃料等复杂燃料重整与氧化反应中的性能，关注表面反应机制。界面扩散限制：分析燃料在电极颗粒内部和表面的传输过程，以及三相界面（TPB）的有效长度对性能的影响。 2. 阴极（空气极）材料的挑战：钙钛矿氧化物：详细介绍锰酸盐、钴酸盐和铁酸盐体系（如LSM, LSC, LSCF）的氧还原反应（ORR）机理。分析其在高温下的化学稳定性（如与电解质的相容性、铬污染问题）。表面工程与界面优化：探讨使用薄膜沉积技术、梯度材料或界面缓冲层来降低氧还原极化损失和抑制电极-电解质界面的反应。第四部分：界面现象与降解机制（Interfacial Phenomena and Degradation Mechanisms）理解和控制界面行为是实现SOFC长期稳定运行的关键。 1. 界面阻抗分析（EIS）：介绍使用电化学阻抗谱技术对不同界面（电极/电解质、电解质/电解质）的电阻和电容进行精确表征的方法，并解析不同频率下的物理过程。 2. 化学相容性问题：详述高温下材料间的反应，例如电解质对电极氧化还原状态的影响，以及痕量杂质（如挥发性金属氧化物）对电极催化剂性能的毒化效应。 3. 长期运行中的退化：系统分析SOFC退化的主要模式，包括：晶界绝缘化、电极烧结导致的TPB退化、热循环应力、以及电解质中离子迁移率的改变。第五部分：系统集成与前沿应用（System Integration and Emerging Applications）本部分将视角从单个电池单元扩展到模块化和系统级应用。 1. SOFC堆栈设计与制造技术：讨论柔性互联体（Interconnects）材料的选择（如铬氧化物、氧化物/金属复合材料）及其在密封技术中的应用。介绍薄膜SOFC（TFSFCs）和微型SOFCs（Micro-SOFCs）的制造工艺。 2. 热管理与燃料灵活度：探讨如何设计SOFC系统以适应不同的燃料来源（天然气、沼气、生物燃料），以及高效的热回收与余热利用策略。 3. SOFC与其他能源技术的耦合：分析SOFC-GT（燃气轮机）混合循环、SOFC-热化学循环的集成潜力，以及在分布式发电和移动应用中的前景。本书的特点前沿性与深度：汇集了过去五年内关于新型电解质相稳定性和高性能催化剂的最新研究成果，特别关注中温SOFC材料的突破。跨学科视角：整合了固态物理、化学动力学、材料科学和电化学工程的知识体系，提供了一个全面的技术视图。实验与理论结合：详细介绍了先进的表征技术，如原位/非原位透射电子显微镜（TEM）、X射线吸收谱（XAS）在解析界面机制中的应用，并辅以密度泛函理论（DFT）的计算预测结果。面向工程应用：不仅关注基础科学问题，更强调材料的规模化制备、长期稳定性验证和系统集成中的工程挑战。目标读者本书适合从事燃料电池技术研究的研究生、博士后研究人员、高校教师，以及在能源转换、电力设备制造、催化剂开发等领域工作的研发工程师和技术专家。对于希望快速了解SOFC技术前沿并解决实际工程难题的行业人士，本书是不可或缺的参考资料。