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第1章 燃料电池概述1

1.1 燃料电池的工作原理1

1.2 燃料电池的分类2

1.3 燃料电池的发展历史3

1.4 燃料电池的特性4

1.5 燃料电池的应用6

参考文献7

第2章 燃料电池的电化学基础9

2.1 燃料电池热力学9

2.1.1 Gibbs自由能与电池电动势的关系9

2.1.2 能斯特方程11

2.1.3 燃料电池效率12

2.2 电极过程动力学14

2.2.1 法拉第定律与电化学过程速率15

2.2.2 电化学反应速率15

2.3 极化16

2.3.1 电化学极化16

2.3.2 浓差极化19

2.3.3 欧姆极化20

2.4 极化测试21

参考文献23

第3章 燃料电池类型24

3.1 质子交换膜燃料电池24

3.1.1 PEMFC结构与工作原理24

3.1.2 PEMFC发展简史25

3.1.3 PEMFC主要部件26

3.1.4 PEMFC单电池与电池组44

3.1.5 PEMFC电池组失效分析49

3.2 直接甲醇燃料电池50

3.2.1 DMFC结构与工作原理50

3.2.2 DMFC关键材料52

3.2.3 DMFC与PEMFC的差别54

3.2.4 DMFC存在的问题55

3.2.5 DMFC的应用55

3.3 固体氧化物燃料电池55

3.3.1 SOFC结构与工作原理55

3.3.2 SOFC发展概况57

3.3.3 SOFC关键材料59

3.3.4 SOFC发展趋势68

3.3.5 SOFC面临的问题69

3.3.6 SOFC电池组78

3.3.7 高功率密度SOFC80

3.4 碱性燃料电池82

3.4.1 AFC结构与工作原理82

3.4.2 AFC发展概况83

3.4.3 AFC关键材料84

3.4.4 排水87

3.4.5 AFC的优缺点89

3.4.6 单电池与电池组89

3.5 磷酸燃料电池91

3.5.1 PAFC结构与工作原理91

3.5.2 PAFC发展状况92

3.5.3 PAFC结构材料93

3.5.4 PAFC电池组96

3.5.5 影响PAFC的因素96

3.5.6 影响寿命的因素及改进办法98

3.5.7 PAFC的优缺点99

3.6 熔融碳酸盐燃料电池100

3.6.1 MCFC结构与工作原理100

3.6.2 MCFC发展概况101

3.6.3 MCFC关键材料102

3.6.4 MCFC单电池与电池组106

3.6.5 操作条件对MCFC性能的影响107

3.6.6 MCFC的优缺点109

参考文献110

第4章 燃料电池用氢燃料的制备、纯化与储存116

4.1 氢气的制备116

4.1.1 化石能源制氢116

4.1.2 水电解制氢124

4.1.3 生物质制氢125

4.1.4 氮氢化合物制氢129

4.1.5 硼氢化钠制氢133

4.2 氢气的纯化135

4.3 氢气的储存137

4.3.1 高压气态存储137

4.3.2 低温液态存储138

4.3.3 金属氢化物储氢139

4.3.4 新型碳材料储氢142

4.3.5 有机液体氢化物储氢144

4.3.6 其他储氢技术146

参考文献150

第5章 燃料电池汽车153

5.1 燃料电池汽车的工作原理153

5.2 燃料电池汽车的重要部件154

5.2.1 燃料电池发动机155

5.2.2 动力系统155

5.2.3 电动机158

5.2.4 电子控制系统161

5.2.5 燃料系统161

5.2.6 安全系统164

5.3 燃料电池汽车的关键技术166

5.3.1 电池技术166

5.3.2 电机技术167

5.3.3 控制器技术169

5.4 质子交换膜燃料电池电动汽车170

5.4.1 发展概况170

5.4.2 研发方向和需要解决的问题175

5.5 固体氧化物燃料电池汽车177

5.5.1 发展概况177

5.5.2 SOFC电池应用于汽车所面临的挑战180

5.6 燃料电池汽车的基础设施建设181

5.6.1 氢气加注站181

5.6.2 全球氢气加注站的发展概况184

参考文献186