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第1章 绪论 1

1.1导言 1

1.2当前的能源研究现状与发展态势 1

1.3超常规能源利用技术基本特征 2

1.4超常规能源利用技术典型案例及其启示 4

1.5超常规能源技术研究中的机遇与挑战 8

1.6本书内容和框架 9

参考文献 10

第2章 驱动移动电子设备的人体能量捕捉方法 11

2.1导言 11

2.2移动电器能量供给问题 11

2.3移动电子设备锐减的功率及能耗发展趋势 12

2.3.1即时通信装置 13

2.3.2娱乐工具 13

2.3.3可穿戴式及可植入式医疗器械 13

2.3.4微型嵌入式系统 13

2.3.5集成多功能模块的个人数字助理 14

2.3.6不同电池效能的评估 14

2.4关于人体能量捕获 15

2.5基于热电效应的能量捕获方法 16

2.5.1基本原理 16

2.5.2优化策略 16

2.6机械力驱动方法 17

2.6.1压电效应 18

2.6.2介电弹性体 19

2.6.3电磁感应 20

2.6.4液态金属切割磁力线发电方法 20

2.7位移驱动的发电机（惯性振动） 23

2.7.1振动系统的能量捕捉特性 23

2.7.2压电结构的振动特性 24

2.7.3静电结构的振动特性 25

2.7.4电磁感应的振动特性 27

2.7.5磁致收缩的振动特性 28

2.8典型能量捕捉装置的发电特性对比 29

2.9人体能量利用问题分析 30

2.9.1热量散失 31

2.9.2关节旋转 32

2.9.3身体重力加载 32

2.9.4重心的垂直位移 34

2.9.5组织及相应附属物的弹性变形 34

2.10新型能量转化思路 36

2.10.1微型风车 36

2.10.2纳米线 36

2.10.3电化学机械能转化 37

2.11小结 37

参考文献 38

第3章 驱动下一代移动电子设备的太阳能技术 47

3.1导言 47

3.2移动电子设备太阳能驱动技术的兴起 47

3.3适于可移动电器的太阳能电池原理及其局限 49

3.4三代太阳能电池技术及其对比 51

3.4.1第一代硅基太阳能电池 52

3.4.2第二代薄膜太阳能电池 53

3.4.3第三代太阳能电池 53

3.5染料敏化电池 55

3.6有机太阳能电池 56

3.6.1异质体结太阳能电池 57

3.6.2混合异质体结电池 57

3.6.3双堆叠异质结结构 57

3.6.4有机-无机杂化体系 57

3.6.5光电化学材料 58

3.7光伏材料的电特性 58

3.7.1太阳能电池的能效电路 58

3.7.2广义等效电路 58

3.7.3参数识别 60

3.7.4 IV曲线拟合法 61

3.7.5等效电路中的性能参数 63

3.7.6不同类型光伏材料的等效电路 64

3.7.7人工神经网络 64

3.8基于控制方法的最大功率输出 65

3.8.1最大功率点追踪输出策略 65

3.8.2功率匹配方案 66

3.8.3参数计算技巧 66

3.8.4扰动观察法 67

3.8.5基于电压的功率优化和基于电流的功率优化 68

3.8.6增量电导技术 68

3.8.7神经元网络和模糊逻辑控制方法及其查表法 70

3.9能量储存方案 71

3.9.1适于连接太阳能模块的便携式存储部件 71

3.9.2便携媒介的充电策略 72

3.9.3性能优异的锂离子电池 73

3.10可用于便携电子设备的产业化太阳能电池 76

3.10.1 Konarka类型 76

3.10.2 Nanosolar类型 77

3.10.3 IMEC类型 78

3.10.4材料及其效率因素 79

3.11太阳能供电的移动电子总体架构 81

3.12直接由太阳能元件供电的低功率电子器件 81

3.13流行的便携充电设备 83

3.14水到渠成的观念：来自不同学科和产业部门的共同贡献 84

参考文献 85

第4章 植入人体式微型医疗器械的供电方法 96

4.1导言 96

4.2植入式医疗器械概况 96

4.3植入式医疗器械的分类 97

4.4植入式医疗器械的特殊要求 99

4.5植入式医疗器械锂电池供能技术 100

4.6植入式医疗器械生物燃料电池供能技术 101

4.7植入式医疗器械核电池供电技术 103

4.8植入式医疗器械电磁转化供电方案 105

4.9植入式医疗器械压电转化供电技术 106

4.10利用体热的植入式器械热电供能技术 108

4.11植入式医疗器械超声波供电技术 112

4.12植入式医疗器械射频供电技术 113

4.13植入式医疗器械光学供电技术 114

4.14人体动能驱动的自维持型电磁感应供电技术 115

4.15植入医疗器械的微创供电方法 119

4.16小结 120

参考文献 121

第5章 生物质燃料电池与仿生能量利用技术 124

5.1导言 124

5.2常规的燃料电池技术 124

5.3生物质燃料电池技术 125

5.4与MEMS结合的微生物燃料电池 127

5.5生物质产氢方式 128

5.6利用光能产电的细菌电池 130

5.7利用糖类产电的细菌电池 132

5.8利用海洋微生物产电的技术 132

5.9分解有机物作为能源的机器人 134

5.9.1基于微生物燃料电池技术的吃肉的机器人 134

5.9.2吃肉机器人的结构系统和设计 135

5.10仿生型液压驱动技术 137

5.11仿生型高电压产生技术 138

5.12小结 140

参考文献 140

第6章 触发式能源技术 143

6.1导言 143

6.2触发式能源的提出 143

6.3触发式能源的概念及基本特征 144

6.4典型的基于自然事件的触发式能源利用方式 146

6.5热电驱动的火灾预警模式 146

6.6压电驱动的机器震动监测模式 148

6.7电磁发电驱动的设备状态监测模式 149

6.8风电驱动的风速测量 150

6.9热电驱动的液态金属芯片散热系统 151

6.10关于基于人体事件的触发式能源利用方式 151

6.11人体压电驱动的远程控制器 152

6.12人体热电驱动的低功耗医疗设备 153

6.13触发式能源利用的关键科学技术问题 154

6.14小结 156

参考文献 156

第7章 基于人体能量的家用电器供能方法 159

7.1导言 159

7.2人体能量驱动家用电器的现实意义 159

7.3正在兴起的人体能量利用技术 160

7.4人工驱动的超级电容充电型LED家用照明系统 161

7.5人工驱动家用LED照明系统的性价比问题 166

7.6人体能量驱动家用电器问题中的挑战与机遇 167

7.7小结 168

参考文献 168

第8章 太阳能热直接发电技术 170

8.1导言 170

8.2关于太阳能热直接发电技术 170

8.3热电转换技术 171

8.4热离子电转换技术 172

8.5磁流体热发电技术 174

8.6碱金属热电转换技术 175

8.7太阳能热电发电技术 176

8.8太阳能热离子发电技术 181

8.9太阳能磁流体和碱金属热电发电技术 185

8.10太阳能级联发电系统技术 188

8.11发展前景展望 189

8.12小结 190

参考文献 191

第9章 消除城市热岛效应的大尺度热管理技术 195

9.1导言 195

9.2城市热岛和建筑能耗现状 195

9.3城市冷却系统的概念及基本特征 197

9.4关于区域性城市冷却系统 198

9.5大规模削弱太阳辐射的城市冷却方案 198

9.5.1“轨道太空镜”计划 198

9.5.2城市“变色”计划 200

9.6利用宏观对流传热的城市降温方案 201

9.6.1市区“穿堂风”计划 201

9.6.2合理利用海水的城市“冲凉”方案 203

9.7大规模提高地表蒸发率的城市降温方案 204

9.8利用海水调节温度的水下生态及居住方案 206

9.9区域性城市冷却系统的发展策略 207

9.10大尺度城市热管理中的关键问题和难点 208

9.10.1城市热环境和城市舒适性的定量描述 208

9.10.2宏观大尺度热管理理论的建立 208

9.10.3大尺度城市热管理实验平台的搭建 209

9.10.4城市地理气象数据库的建立 209

9.10.5各种城市热调节技术研究 209

9.10.6大尺度城市热管理效果评价模型的建立 209

9.11小结 209

参考文献 210