燃料电池 原理·关键材料和技术PDF电子书下载

第1章 质子交换膜燃料电池 1

1.1 质子交换膜燃料电池原理及概述 1

1.1.1 电池部件 1

1.1.2 电解质膜 2

1.1.3 多孔扩散层 3

1.1.4 催化层 3

1.1.5 水热管理 3

1.1.6 燃料电池化学热力学：Gibbs自由能和Nernst公式 3

1.1.7 燃料电池实际运行性能 5

1.1.8 电极反应 6

1.2 质子交换膜燃料电池电催化机理及催化剂研究进展 8

1.2.1 ORR电催化机理 9

1.2.2 催化剂催化ORR活性水平 13

1.2.3 展望 34

1.3 质子交换膜 35

1.3.1 全氟磺酸（PFSA）质子交换膜 35

1.3.2 质子交换膜性能指标要求及测试方法 37

1.3.3 质子交换膜研究进展 38

1.4 膜电极的制备 50

1.4.1 膜电极的结构 50

1.4.2 膜电极的制备工艺 52

1.5 燃料电池双极板材料和技术 60

1.5.1 双极板的构型设计 62

1.5.2 石墨双极板材料 71

1.5.3 复合材料双极板 73

1.5.4 金属材料双极板 76

1.5.5 小结 91

1.6 单电池和电堆技术 92

1.6.1 密封结构和材料 93

1.6.2 单电池的功能 95

1.6.3 电堆技术 96

1.7 直接甲醇燃料电池催化剂 102

1.7.1 催化剂的开发 103

1.7.2 碳载体 109

1.7.3 阴极催化剂 114

参考文献 118

第2章 熔融碳酸盐燃料电池 145

2.1 概述 145

2.1.1 MCFC的技术现状 146

2.2 MCFC的工作原理简介 152

2.3 MCFC隔膜 153

2.3.1 MCFC隔膜材料的合成 153

2.3.2 MCFC隔膜的制备 154

2.3.3 MCFC隔膜的性能 155

2.4 MCFC电极材料 156

2.4.1 MCFC阳极 157

2.4.2 MCFC阴极 158

2.5 MCFC电池结构和性能 164

2.5.1 MCFC单电池结构和性能 164

2.5.2 MCFC电池堆结构和性能 166

2.5.3 MCFC发电系统结构 168

2.6 MCFC的制备和运行 168

2.6.1 MCFC测试系统 168

2.6.2 MCFC现场烧结 169

2.6.3 MCFC的性能 169

2.6.4 MCFC的运行 169

2.7 MCFC电站 170

2.7.1 天然气MCFC电站的构成 170

2.7.2 煤气化MCFC、燃气轮机、汽轮机联合发电厂 171

2.8 影响MCFC性能和寿命的主要因素分析 171

2.8.1 电解质的成分和电解质板结构 172

2.8.2 温度的影响 172

2.8.3 压力的影响 173

2.8.4 反应气体组分和利用率的影响 174

2.8.5 电流密度的影响 175

2.8.6 气体中杂质的影响 176

2.8.7 MCFC设计时的几条原则 177

2.9 MCFC技术开发重点及主要课题 178

参考文献 179

第3章 固体氧化物燃料电池材料和技术 187

3.1 概述 187

3.2 电解质材料 189

3.2.1 萤石结构型电解质 190

3.2.2 钙钛矿结构电解质 193

3.2.3 磷灰石类氧化物电解质 195

3.2.4 质子导电氧化物电解质 196

3.3 阳极 197

3.3.1 Ni基金属陶瓷阳极材料 198

3.3.2 Cu基金属陶瓷阳极材料 201

3.3.3 钙钛矿结构型氧化物基阳极材料 203

3.4 阴极材料 205

3.4.1 钙钛矿结构型阴极材料 206

3.4.2 其他结构型阴极材料 210

3.4.3 复合阴极材料 212

3.4.4 基于质子导体氧化物电解质SOFC的阴极材料 214

3.5 连接体材料 216

3.5.1 陶瓷连接体材料 217

3.5.2 金属连接体 218

3.5.3 铁素体不锈钢连接体的表面导电保护涂层材料 220

3.6 密封材料 222

3.6.1 密封方式 223

3.6.2 密封材料的类型 224

3.7 展望 227

参考文献 227

第4章 再生燃料电池 234

4.1 概述 234

4.1.1 发展简介 234

4.1.2 技术特点 236

4.1.3 应用前景 237

4.2 原理和分类 238

4.2.1 基本概念 238

4.2.2 水电解 239

4.2.3 分类 242

4.3 可再生燃料电池关键材料和技术 245

4.3.1 电催化剂 245

4.3.2 URFC膜电极 250

4.3.3 双极板 252

4.3.4 URFC电解供水方式 253

4.4 再生燃料电池应用 254

4.4.1 航天 254

4.4.2 平流层飞艇可再生能源系统 255

4.4.3 大规模储能 258

4.5 再生燃料电池未来展望 260

参考文献 261