Polymer Membranes for Fuel Cells pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Zaidi (EDT)

出品人:

页数:452

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9780387735313

丛书系列:

图书标签:

• Polymer Membranes
• Fuel Cells
• Membrane Technology
• Electrochemical Energy Conversion
• Proton Exchange Membrane
• Materials Science
• Energy Storage
• Polymer Chemistry
• Electrocatalysis
• Separation Science

新型能源存储与转换技术：面向可持续发展的挑战与机遇 图书简介 随着全球能源格局的深刻变革，对高效、清洁、可持续的能源存储与转换技术的需求日益迫切。本书深入探讨了当前能源领域面临的核心挑战，并聚焦于一系列前沿的、具有颠覆性潜力的技术路线，旨在为科研人员、工程师以及政策制定者提供一个全面而深入的视角，以应对未来能源系统的构建。 本书的叙事结构围绕着三大核心支柱展开：先进电化学储能系统（Advanced Electrochemical Energy Storage Systems）、高效催化与反应工程（Efficient Catalysis and Reaction Engineering），以及下一代热电与光电转换材料（Next-Generation Thermoelectric and Photoelectric Conversion Materials）。 第一部分：先进电化学储能系统的突破 本部分着重分析了当前主流储能技术（如锂离子电池、钠离子电池及液流电池）的性能瓶颈及其结构限制。重点关注领域包括： 1. 固态电解质的界面化学与可靠性： 深入剖析了从无机氧化物固态电解质到聚合物固态电解质的微观结构演变如何影响离子传导率和界面阻抗。讨论了固-固界面处形成的“死区”（dead zones）对电池循环稳定性的影响，并详细介绍了利用原位表征技术（如同步辐射X射线衍射和拉曼光谱）对电极/电解质界面的动态行为进行实时监测的方法。特别探讨了如何通过表面修饰技术（如原子层沉积ALD）来抑制锂枝晶的生长，从而提升高能量密度电池的安全性。 2. 钠离子与多价离子电池的材料科学： 鉴于资源分布的局限性，对钠离子、钾离子以及锌离子等储能体系的材料设计进行了深入探讨。内容涵盖了新型硬碳负极的孔隙结构工程，以优化钠离子的嵌入/脱嵌动力学；以及氧化物、聚阴离子型正极材料在工作电压窗口内的结构稳定性研究。对于锌离子电池，重点分析了水系电解液中锌沉积的均匀性控制策略，以及如何通过添加抑制剂或设计三维集流体来缓解枝晶效应和析氢反应。 3. 极端环境下的储能技术： 探讨了在极高或极低温环境下运行的储能系统，例如用于航空航天或偏远地区的储能方案。这部分内容包含了对熔盐电池和新型有机电化学储能系统的评估，着重分析了其热管理策略和长寿命设计。 第二部分：高效催化与反应工程的前沿探索 本部分将焦点从存储转向了能量的即时转换，特别是涉及燃料和化学品的转化过程。内容侧重于如何通过精确的催化剂设计和反应器优化，实现更高的能量效率和环境友好性。 1. 单原子催化剂（SACs）的精确定位与活性调控： 详细介绍了合成具有明确几何结构和电子态的单原子催化剂的最新进展。通过密度泛函理论（DFT）计算和高分辨透射电镜（HRTEM）的结合分析，阐述了金属位点与载体基底之间的协同作用如何影响关键中间体的吸附能和反应路径。应用实例涵盖了氧还原反应（ORR）和二氧化碳还原反应（CO2RR）中非贵金属单原子的设计策略。 2. 电催化与光电催化协同体系： 研究了如何将光能输入与电化学反应耦合，以降低驱动能垒。重点讨论了半导体光敏材料（如钙钛矿和量子点）与催化活性位点（如金属络合物或碳基材料）的集成方法。深入分析了电荷分离效率、光生载流子的传输速率以及光生载流子在催化界面的有效利用机制。 3. 反应器尺度的放大与工程化挑战： 超越实验室尺度的材料研究，本部分深入探讨了如何将高活性的催化材料集成到具有实际生产能力的反应器中。讨论了微反应器技术、通道设计、以及流场管理对宏观反应速率和选择性的影响。特别关注了在气液固多相反应体系中，如何有效克服传质限制，确保催化剂的长期稳定性。 第三部分：下一代热电与光电转换材料 本部分关注的是如何更有效地捕获和利用环境中的热能和光能，实现直接的电能输出。 1. 低维材料在热电转换中的应用潜力： 热电材料的性能关键在于功率因子（PF）和塞贝克系数（S），以及热导率（$kappa$）。本书详细论述了通过纳米结构调控（如量子限域效应、声子散射工程）来解耦电输运和热输运的策略。重点分析了二维材料（如过渡金属硫化物）和拓扑绝缘体在提升材料热电优值（ZT）方面的独特优势和制备挑战。 2. 钙钛矿太阳能电池的稳定性与界面工程： 钙钛矿材料因其优异的光吸收特性和低成本制备潜力，成为光伏领域的研究热点。本书批判性地评估了当前钙钛矿电池面临的湿度、热量和光照下的退化机制。核心内容包括对有机阳离子位点的结构优化、二维/三维异质结的构建、以及有效钝化缺陷态的策略，以期实现超过二十年的运行寿命。 3. 热光伏（TPV）系统与高温材料科学： 探讨了利用高温热源直接发电的热光伏技术。这要求材料必须在极高温度（1000°C以上）下保持结构完整性和优异的辐射特性。内容涉及高带隙半导体吸收体材料的选择，以及高效、耐高温的辐射器设计，旨在优化光谱匹配，提高系统的整体热力学效率。 总结与展望 本书最后一部分对上述所有领域的前沿进展进行了整合与归纳，并提出了未来十年内亟待解决的关键科学问题和工程瓶颈。本书旨在提供一个多学科交叉的平台，激励读者从材料本征性能到系统集成优化的全链条思考，为构建一个更清洁、更智能的未来能源生态系统贡献知识基础。

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