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第1章 能量转换材料与器件概述 1

1.1 能量与能源 1

1.2 新能源特征及利用前景 2

1.3 能量的形态与转换 3

1.3.1 能量的主要形态 3

1.3.2 能量的转换 4

1.4 对能量转换系统的要求 5

1.4.1 对生物质能转换系统的要求 5

1.4.2 对地热能转换系统的要求 6

1.4.3 对太阳能转换系统的要求 7

1.4.4 对氢能转换系统的要求 7

1.4.5 对风能转换系统的要求 8

1.4.6 对海洋能转换系统的要求 9

1.4.7 对核能转换系统的要求 9

1.5 能量转换与材料和器件的关系 10

1.5.1 能量转换与材料的关系 10

1.5.2 能量转换与器件的关系 11

1.6 能源发展现状与趋势 14

主要参考文献 15

第2章 生物质能转换材料与器件 16

2.1 生物质能概述 16

2.1.1 生物质能的基本概念 16

2.1.2 生物质能利用技术 19

2.2 生物制氢 23

2.2.1 生物制氢的原理 23

2.2.2 生物制氢的原料 35

2.3 生物质燃料沼气 36

2.3.1 燃料沼气的特性 36

2.3.2 沼气发酵 40

2.4 生物燃料乙醇 43

2.4.1 生物燃料乙醇的特性 44

2.4.2 燃料乙醇发酵 49

2.5 生物柴油 65

2.5.1 生物柴油的燃料特性 65

2.5.2 生物柴油的生产方法 67

主要参考文献 81

第3章 地热能转换材料与器件 83

3.1 地热能概述 83

3.1.1 地热能基本概念 83

3.1.2 地热资源的分布 87

3.1.3 地热能开发历史与现状 88

3.1.4 地热能的开发与利用方式 89

3.2 地源热泵 90

3.2.1 地源热泵的发展现状 90

3.2.2 地源热泵的定义及工作原理 91

3.2.3 地源热泵类型 92

3.2.4 影响地源热泵性能的因素 95

3.2.5 地源热泵系统与其他系统结合使用 95

3.2.6 地源热泵的优越性 97

3.2.7 地源热泵技术中存在的问题 97

3.3 地热干燥 98

3.3.1 地热干燥技术的开发和应用 98

3.3.2 我国地热干燥技术发展展望 101

3.4 地热能-电能转换 101

3.4.1 地热能发电技术概述 101

3.4.2 地热蒸汽发电 102

3.4.3 地下热水发电 104

3.4.4 地压地热发电 109

3.4.5 干热岩地热发电 109

主要参考文献 111

第4章 太阳能转换材料与器件 113

4.1 太阳能概述 113

4.1.1 太阳辐射的基本概念 113

4.1.2 太阳能的利用方式 115

4.1.3 太阳能的开发历史 116

4.1.4 太阳能的开发现状 118

4.2 太阳能光电转换材料与器件 120

4.2.1 太阳能电池原理及装置物性 120

4.2.2 单晶硅太阳能电池 128

4.2.3 多晶硅太阳能电池 139

4.2.4 非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池 146

4.2.5 其他太阳能光电转换器件 164

4.3 太阳能光热转换器件与材料 185

4.3.1 太阳能热发电 185

4.3.2 太阳能热水器 194

4.3.3 太阳灶 198

4.3.4 太阳能制冷 200

4.3.5 太阳能干燥器 204

4.3.6 太阳能蒸馏器 208

4.4 太阳能制氢 209

主要参考文献 210

第5章 氢能转换材料与器件 212

5.1 氢能概述 212

5.1.1 氢能的基本概念 212

5.1.2 氢能开发利用的历史 212

5.1.3 氢的分布 213

5.1.4 氢的性质 214

5.2 氢的制备及纯化 220

5.2.1 氢的制备 220

5.2.2 氢的纯化 224

5.3 氢能转换器件的应用 227

5.3.1 氢在燃气轮机发电系统中的应用 227

5.3.2 氢在内燃机中的应用 228

5.3.3 氢在喷气发动机中的应用 229

5.3.4 氢在燃料电池中的应用 230

主要参考文献 237

第6章 风能转换材料与器件 239

6.1 风力发电技术概述 239

6.1.1 风能利用前景 239

6.1.2 风力发电原理 242

6.2 风力发电设备和材料 245

6.2.1 叶片的材质 245

6.2.2 碳纤维及其在风机叶片中的应用 250

6.2.3 润滑油和涂料 254

6.2.4 组件装备 258

6.3 风力发电新设备 260

6.3.1 新型蓄能发电站 260

6.3.2 小型风力涡轮 261

6.3.3 浮置式风力涡轮 261

6.3.4 创新的风力涡轮 262

6.3.5 新型垂直轴风力发电机 262

6.3.6 磁悬浮垂直轴风力发电机组 263

6.3.7 直接驱动风力涡轮 263

6.3.8 风筝电站 264

6.3.9 多转子风力涡轮 264

6.3.10 智能风力涡轮叶片 265

6.3.11 隐形风力发电机 265

6.3.12 带有“风力加速器”的风力涡轮 266

主要参考文献 266

第7章 海洋能转换材料与器件 268

7.1 海洋能概述 268

7.1.1 海洋能定义 268

7.1.2 海洋能简述 268

7.1.3 海洋能的潜能 270

7.2 潮汐能发电 270

7.2.1 潮汐能发电原理 270

7.2.2 潮汐能发电技术及特征 271

7.2.3 潮汐能转换材料与器件 273

7.2.4 应用实例 275

7.3 波浪能发电 277

7.3.1 波浪能发电原理 277

7.3.2 波浪能发电技术与特征 277

7.3.3 波浪能转换材料与器件 278

7.3.4 应用实例 283

7.4 海流能发电 286

7.4.1 海流能发电原理 286

7.4.2 海流能发电技术及特征 286

7.4.3 海流能转换材料与器件 286

7.4.4 应用实例 289

7.5 海洋温差能发电 290

7.5.1 海洋温差能概述 290

7.5.2 海洋温差能发电 291

7.5.3 海洋温差能发电技术及特征 294

7.5.4 海洋温差能转换材料与器件 297

7.5.5 海洋温差能发电的发展现状 299

7.6 盐差能发电 302

7.6.1 海洋盐差能 302

7.6.2 盐差能发电原理 304

7.6.3 盐差能发电技术及特征 305

7.6.4 盐差能发电材料与器件 310

7.6.5 盐差能发电现状 314

7.7 海洋能发展现状 315

7.7.1 国外海洋能发展情况 315

7.7.2 国内海洋能发展情况 316

主要参考文献 318

第8章 核能转换材料与器件 320

8.1 核能概述 320

8.1.1 核能简介 320

8.1.2 核能的应用基础和特点 321

8.1.3 核能的优越性 323

8.2 核反应及核反应堆 324

8.2.1 核反应的基本概念 324

8.2.2 核反应堆简介 333

8.2.3 核反应堆材料 334

8.3 核电的发展现状及趋势 338

8.3.1 核电的发展现状 338

8.3.2 核电的发展趋势 339

主要参考文献 340