本書主要介紹了質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池的原理、設(shè)計及實際應(yīng)用等內(nèi)容。全書內(nèi)容共計12章，其中第1章概述了燃料電池的特點及發(fā)展歷程；第2章和第3章分別介紹了燃料電池的化學(xué)、熱動力學(xué)及電化學(xué)的相關(guān)內(nèi)容；第4章分析了燃料電池的主要部件及其特性；第5章和第6章分別討論了燃料電池的工作條件及其電池組的設(shè)計；第7~9章則講述了電池的建模、故障診斷及系統(tǒng)設(shè)計；第10章對燃料電池的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)；第11章討論了燃料電池實際應(yīng)用中的一個重要問題——電池耐久性；第12章則對燃料電池的未來進(jìn)行了展望。書中很多章的末尾還輔以問題和測驗，有助于讀者掌握各章相關(guān)內(nèi)容。
原書第1版的出版在國際范圍內(nèi)具有很大的影響力，原書第2版是結(jié)合了當(dāng)今的PEM燃料電池技術(shù)進(jìn)行的改版，影響力繼續(xù)擴(kuò)大。本書將理論與實踐緊密結(jié)合，不僅能用于教學(xué)，而且對實際設(shè)計和工程具有直接的應(yīng)用價值。
譯者序原書序原書第2版前言原書第1版前言和致謝第1章緒論1.1什么是燃料電池1.2燃料電池簡史1.3燃料電池的類型1.4PEM燃料電池如何工作1.5為何需要燃料電池1.6燃料電池的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第2章燃料電池化學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)2.1基本反應(yīng)2.2反應(yīng)熱2.3氫的高熱值和低熱值2.4理論電功2.5燃料電池的理論電勢2.6溫度效應(yīng)2.7燃料電池的理論效率2.8卡諾效率的神話2.9壓力效應(yīng)2.10小結(jié)問題測驗參考文獻(xiàn)第3章燃料電池的電化學(xué)3.1電極反應(yīng)動力學(xué)3.1.1反應(yīng)速率3.1.2反應(yīng)常數(shù):轉(zhuǎn)移系數(shù)3.1.3電流與電位的關(guān)系：巴特勒沃爾默方程3.1.4交換電流密度3.2電壓損耗3.2.1活化極化3.2.2內(nèi)部電流和滲透損耗3.2.3電阻（歐姆）損耗3.2.4濃度極化3.3電池電勢：極化曲線3.4燃料電池的電勢分布3.5極化曲線的參數(shù)靈敏度3.5.1轉(zhuǎn)移系數(shù)/塔菲爾斜率的影響3.5.2交換電流密度的影響3.5.3氫滲透和內(nèi)部電流損耗的影響3.5.4內(nèi)阻的影響3.5.5極限電流密度的影響3.5.6工作壓力的影響3.5.7空氣與氧氣對比3.5.8工作溫度的影響3.6燃料電池效率3.7燃料電池極化曲線的含義和用途3.7.1由極化曲線得到的其他曲線3.7.2極化曲線的線性近似3.7.3利用極化曲線改變?nèi)剂想姵氐某叽鐔栴}測驗參考文獻(xiàn)第4章電池主要部件、材料特性和過程4.1電池描述4.2膜4.2.1吸水性4.2.2物理特性4.2.3質(zhì)子電導(dǎo)率4.2.4水傳輸4.2.5氣體滲透4.2.6高溫膜4.3電極4.4氣體擴(kuò)散層4.4.1處理和涂層4.4.2孔隙度4.4.3電導(dǎo)率4.4.4可壓縮性4.4.5滲透性4.5雙極板4.5.1材料4.5.2特性問題測驗參考文獻(xiàn)第5章燃料電池的工作條件5.1工作壓力5.2工作溫度5.3反應(yīng)物流量5.4反應(yīng)物濕度5.5燃料電池的質(zhì)量平衡5.5.1入口流量5.5.2出口流量5.6燃料電池的能量平衡問題測驗參考文獻(xiàn)第6章電池組設(shè)計6.1燃料電池組的尺寸6.2電池組結(jié)構(gòu)6.3反應(yīng)物對各電池單元均勻分布6.4反應(yīng)物在電池單元內(nèi)部均勻分布6.4.1流場形狀6.4.2流場朝向6.4.3通道結(jié)構(gòu)6.4.4通道形狀、尺寸和間距6.4.5流場壓降6.5燃料電池組散熱6.5.1電池組的熱平衡6.5.2熱傳導(dǎo)6.5.3主動散熱6.5.4通過自然對流和輻射的電池組散熱6.5.5電池組冷卻的備選方法6.6電池組夾緊結(jié)構(gòu)問題測驗參考文獻(xiàn)第7章燃料電池建模7.1理論和控制方程7.1.1質(zhì)量守恒7.1.2動量守恒7.1.3能量守恒7.1.4組分守恒7.1.5電荷守恒7.2建模域7.3建模示例7.3.1通過膜的一維模型7.3.2一維催化劑層模型7.3.3二維通道上方模型7.3.4沿通道的二維模型7.3.5三維模型7.3.6通過氣體擴(kuò)散層模型/孔隙網(wǎng)絡(luò)模型7.4小結(jié)問題測驗參考文獻(xiàn)第8章燃料電池故障診斷8.1電化學(xué)技術(shù)8.1.1極化曲線8.1.2電流中斷8.1.3電化學(xué)阻抗光譜學(xué)8.1.4其他電化學(xué)方法8.2物理和化學(xué)方法8.2.1組分分布映射8.2.2溫度分布8.2.3電流分布映射8.3小結(jié)問題測驗參考文獻(xiàn)第9章燃料電池系統(tǒng)設(shè)計9.1氫/氧系統(tǒng)9.1.1氧供應(yīng)9.1.2氫供應(yīng)9.1.3水/熱處理：系統(tǒng)集成9.2氫/空氣系統(tǒng)9.2.1空氣供應(yīng)9.2.2被動式空氣供應(yīng)9.2.3氫供應(yīng)9.2.4增濕方案9.2.5水/熱處理：系統(tǒng)集成9.3具有燃料處理器的燃料電池系統(tǒng)9.3.1基本過程和反應(yīng)9.3.2蒸汽重組9.3.3部分氧化和自熱重組9.3.4重組對燃料電池性能的影響9.3.5系統(tǒng)集成9.4電氣子系統(tǒng)9.5系統(tǒng)效率問題測驗參考文獻(xiàn)第10章燃料電池的應(yīng)用10.1交通運(yùn)輸應(yīng)用10.1.1汽車10.1.2公共汽車10.1.3多用途汽車10.1.4摩托車和自行車10.2固定電源10.2.1固定式燃料電池系統(tǒng)的分類10.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10.2.3整個燃料電池系統(tǒng)的效率10.2.4燃料電池系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性10.3備用電源10.4用于小型便攜式電源的燃料電池10.5可再生燃料電池及其應(yīng)用10.5.1折中設(shè)計10.5.2可再生燃料電池的應(yīng)用問題測驗參考文獻(xiàn)第11章聚合物電解質(zhì)燃料電池的耐久性11.1簡介11.2本章主要內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)11.3性能損失的類型11.3.1極化變化曲線的關(guān)鍵極限情況11.3.2實際極化變化曲線分析11.4與不同類型的損失有關(guān)的PEFC組件11.4.1催化活性損失11.4.2歐姆損失11.4.3反應(yīng)物質(zhì)量傳輸損失11.4.4向外泄漏、反應(yīng)物滲透和電氣短路11.5工作條件11.5.1電勢需求11.5.2溫度11.5.3電解質(zhì)和濕度11.6加速測試方法11.7小結(jié)和未來展望致謝參考文獻(xiàn)第12章未來的燃料電池和氫12.1簡介12.2氫燃料簡史12.3氫能源技術(shù)12.3.1制氫技術(shù)12.3.2儲氫技術(shù)12.3.3運(yùn)輸和分配技術(shù)12.3.4氫能利用技術(shù)12.3.5氫作為燃料的安全性12.4目前的全球能源系統(tǒng)是否可持續(xù)12.5未來預(yù)測12.6未來可持續(xù)能源系統(tǒng)12.7氫過渡或“負(fù)氫經(jīng)濟(jì)”12.8未來能源革命12.9小結(jié)參考文獻(xiàn)
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