燃料电池

1 绪言
1.1 燃料电池的类型
1.2 燃料电池的构造
1.2.1 燃料电池的反应
1.2.2 电极
1.2.3 电解质
1.2.4 双极板
1.2.5 周边系统
1.3 燃料电池的性能指标
1.4 燃料电池的特性
1.4.1 燃料电池的优点
1.4.2 燃料电池存在的问题
1.5 燃料电池的发展及研究现状
2 燃料电池的电压和效率
2.1 热力学函数与原电池电动势
2.1.1 电动势与自由焓变化
2.1.2 电动势的温度系数与压力系数
2.1.3 电动势与焓变
2.2 燃料电池的开路电压
2.2.1 开路电压
2.2.2 浓度和压力的影响
2.3 极化与过电位
2.3.1 概述
2.3.2 活化过电位
2.3.3 浓差过电位
2.3.4 欧姆过电位
2.3.5 燃料渗透和内部电流
2.3.6 极化类型的区分
2.4 燃料电池的工作电压
2.5 燃料电池的效率
2.5.1 热力学效率
2.5.2 电化学效率
2.5.3 发电效率
2.5.4 共发电效率
3 碱性燃料电池
3.1 概述
3.1.1 电池反应
3.1.2 AFC的发展
3.2 AFC的电极
3.2.1 电极的要求
3.2.2 电极材料
3.3 电解质
3.3.1 循环电解质
3.3.2 静止电解质
3.4 电池堆
3.5 AFC的周边系统
3.5.1 供气系统
3.5.2 电流收集器
3.5.3 排水系统
3.5.4 冷却系统
3.5.5 控制系统
3.6 AFC的性能
3.6.1 氧化剂的影响
3.6.2 压力影响
3.6.3 温度的影响
3.6.4 CO2的影响
3.6.5 寿命
4 磷酸燃料电池
4.1 概述
4.2 PAFC系统构成
4.2.1 电极及催化剂
4.2.2 衬底
4.2.3 电解质
4.2.4 基质
4.2.5 分隔板
4.2.6 供气系统
4.2.7 冷却系统
4.3 PAFC的性能
4.3.1 温度的影响
4.3.2 压力的影响
4.3.3 反应气体组成及利用率的影响
4.3.4 杂质的影响
4.3.5 内阻的影响
4.3.6 电流密度的影响
4.3.7 寿命
4.4 PAFC研发进展
5 熔融碳酸盐燃料电池
5.1 MCFC工作原理
5.1.1 电池反应
5.1.2 CO2供应
5.2 电池堆设计
5.2.1 MCFC元件技术发展
5.2.2 电极
5.2.3 电解质
5.2.4 单电池
5.2.5 电池堆
5.2.6 内部重整
5.3 MCFC的性能
5.3.1 压力的影响
5.3.2 温度的影响
5.3.3 气体组成和利用率的影响
5.3.4 杂质的影响
5.3.5 电流密度的影响
5.4 MCFC开发的趋势
5.4.1 降低成本
5.4.2 提高性能
5.4.3 网络化
6 固体氧化物燃料电池
6.1 SOFC工作原理
6.1.1 SOFC的特点
6.1.2 电池反应
6.2 SOFC元件
6.2.1 元件技术发展
6.2.2 电极
6.2.3 电解质
6.2.4 连接器
6.3 电池堆设计
6.3.1 管式SOFC
6.3.2 板式SOFC
6.4 SOFC的性能
6.4.1 压力的影响
6.4.2 温度的影响
6.4.3 气体组成及利用率的影响
6.4.4 其他因素的影响
6.5 中温SOFC
7 质子交换膜燃料电池
7.1 PEMFC工作原理
7.1.1 电池反应
7.1.2 PEMFC的发展
7.2 质子交换膜的导电作用
7.2.1 膜的结构
7.2.2 膜的导电性能
7.3 膜电极及其结构
7.3.1 催化剂
7.3.2 膜电极
7.3.3 双极板
7.4 PEMFC的性能
7.4.1 温度的影响
7.4.2 压力的影响
7.4.3 一氧化碳的影响
7.5 水管理
7.5.1 PEMFC中的水平衡
7.5.2 湿度控制
7.5.3 电池加湿
8 直接甲醇燃料电池
8.1 DMFC的发展
8.2 DMFC工作原理
8.2.1 电池反应
8.2.2 甲醇电催化氧化机理
8.3 DMFC电池材料和元件
8.3.1 催化剂
8.3.2 电解质膜
8.3.3 膜电极
8.4 DMFC的性能
8.5 DMFC系统集成
9 燃料供应
9.1 燃料电池对燃料的要求
9.2 天然气制氢
9.2.1 天然气净化
9.2.2 甲烷转化反应
9.2.3 天然气蒸汽重整制氢
9.2.4 天然气不完全氧化制氢
9.2.5 内部重整
9.3 碳氢化合物制氢
9.4 甲醇制氢
9.4.1 甲醇重整反应
9.4.2 甲醇制氢
9.5 煤制氢
9.5.1 煤气化制氢
9.5.2 煤辅助水电解
9.6 固体生物质制氢
9.7 水制氢
9.8 膜制氢
9.8.1 钯膜渗透机理
9.8.2 膜重整
9.9 移动式制氢
9.9.1 移动式甲醇重整制氢
9.9.2 移动式汽油重整制氢
9.10 氢气储存
9.10.1 概述
9.10.2 压缩氢气
9.10.3 储氢合金
9.10.4 活泼金属氢化物
9.10.5 储氢方法比较
10 燃料电池系统
10.1 系统优化
10.1.1 温度
10.1.2 压力
10.1.3 利用率
10.1.4 余热回收
10.1.5 水管理
10.2 燃料电池系统设计
10.2.1 天然气燃料PEMFC系统
10.2.2 天然气燃料PAFC系统
10.2.3 天然气燃料ER-MCFC系统
10.2.4 天然气燃料IR-MCFC系统
10.2.5 煤燃料SOFC系统
11 周边系统
11.1 机械部件
11.1.1 空气流量
11.1.2 气体供应部件
11.1.3 尾气排除和换热部件
11.2 电气部件
11.2.1 直流稳压器
11.2.2 逆变器
11.2.3 电动机
11.2.4 蓄电池
12 过程计算
12.1 进料
12.1.1 由电流计算
12.1.2 由功率计算
12.2 出料
12.2.1 混合气体相对分子质量
12.2.2 水的生成速率
12.2.3 PAFC的物料平衡
12.2.4 MCFC的物料平衡
12.2.5 SOFC的物料平衡
12.3 发电效率和成本
12.3.1 发电效率
12.3.2 共发电效率
12.3.3 发电成本
13 燃料电池应用
13.1 公用电源
13.1.1 概述
13.1.2 PAFC发电厂
13.1.3 MCFC发电厂
13.1.4 SOFC发电厂
13.2 分散式电站
13.2.1 概述
13.2.2 PAFC工作电站
13.2.3 MCFC工作电站
13.2.4 SOFC工作电站
13.2.5 PEMFC工作电站
13.3 移动式电源
13.3.1 概述
13.3.2 手提式电源
13.3.3 微型电器电源
13.3.4 通讯电源
13.3.5 军用便携式电源
13.4 车用电源
13.4.1 概述
13.4.2 早期发展
13.4.3 燃料电池技术的变迁
13.4.4 AFC动力车
13.4.5 PAFC动力机动车
13.4.6 PEMFC动力机动车
13.4.7 PEMFC用于军舰及潜艇
附录1 缩略语
附录2 燃料电池研究机构网址
参考文献
1 绪言
1.1 燃料电池的类型
1.2 燃料电池的构造
1.2.1 燃料电池的反应
1.2.2 电极
1.2.3 电解质
1.2.4 双极板
1.2.5 周边系统
1.3 燃料电池的性能指标
1.4 燃料电池的特性
1.4.1 燃料电池的优点
1.4.2 燃料电池存在的问题
1.5 燃料电池的发展及研究现状
2 燃料电池的电压和效率
2.1 热力学函数与原电池电动势
2.1.1 电动势与自由焓变化
2.1.2 电动势的温度系数与压力系数
2.1.3 电动势与焓变
2.2 燃料电池的开路电压
2.2.1 开路电压
2.2.2 浓度和压力的影响
2.3 极化与过电位
2.3.1 概述
2.3.2 活化过电位
2.3.3 浓差过电位
2.3.4 欧姆过电位
2.3.5 燃料渗透和内部电流
2.3.6 极化类型的区分
2.4 燃料电池的工作电压
2.5 燃料电池的效率
2.5.1 热力学效率
2.5.2 电化学效率
2.5.3 发电效率
2.5.4 共发电效率
3 碱性燃料电池
3.1 概述
3.1.1 电池反应
3.1.2 AFC的发展
3.2 AFC的电极
3.2.1 电极的要求
3.2.2 电极材料
3.3 电解质
3.3.1 循环电解质
3.3.2 静止电解质
3.4 电池堆
3.5 AFC的周边系统
3.5.1 供气系统
3.5.2 电流收集器
3.5.3 排水系统
3.5.4 冷却系统
3.5.5 控制系统
3.6 AFC的性能
3.6.1 氧化剂的影响
3.6.2 压力影响
3.6.3 温度的影响
3.6.4 CO2的影响
3.6.5 寿命
4 磷酸燃料电池
4.1 概述
4.2 PAFC系统构成
4.2.1 电极及催化剂
4.2.2 衬底
4.2.3 电解质
4.2.4 基质
4.2.5 分隔板
4.2.6 供气系统
4.2.7 冷却系统
4.3 PAFC的性能
4.3.1 温度的影响
4.3.2 压力的影响
4.3.3 反应气体组成及利用率的影响
4.3.4 杂质的影响
4.3.5 内阻的影响
4.3.6 电流密度的影响
4.3.7 寿命
4.4 PAFC研发进展
5 熔融碳酸盐燃料电池
5.1 MCFC工作原理
5.1.1 电池反应
5.1.2 CO2供应
5.2 电池堆设计
5.2.1 MCFC元件技术发展
5.2.2 电极
5.2.3 电解质
5.2.4 单电池
5.2.5 电池堆
5.2.6 内部重整
5.3 MCFC的性能
5.3.1 压力的影响
5.3.2 温度的影响
5.3.3 气体组成和利用率的影响
5.3.4 杂质的影响
5.3.5 电流密度的影响
5.4 MCFC开发的趋势
5.4.1 降低成本
5.4.2 提高性能
5.4.3 网络化
6 固体氧化物燃料电池
6.1 SOFC工作原理
6.1.1 SOFC的特点
6.1.2 电池反应
6.2 SOFC元件
6.2.1 元件技术发展
6.2.2 电极
6.2.3 电解质
6.2.4 连接器
6.3 电池堆设计
6.3.1 管式SOFC
6.3.2 板式SOFC
6.4 SOFC的性能
6.4.1 压力的影响
6.4.2 温度的影响
6.4.3 气体组成及利用率的影响
6.4.4 其他因素的影响
6.5 中温SOFC
7 质子交换膜燃料电池
7.1 PEMFC工作原理
7.1.1 电池反应
7.1.2 PEMFC的发展
7.2 质子交换膜的导电作用
7.2.1 膜的结构
7.2.2 膜的导电性能
7.3 膜电极及其结构
7.3.1 催化剂
7.3.2 膜电极
7.3.3 双极板
7.4 PEMFC的性能
7.4.1 温度的影响
7.4.2 压力的影响
7.4.3 一氧化碳的影响
7.5 水管理
7.5.1 PEMFC中的水平衡
7.5.2 湿度控制
7.5.3 电池加湿
8 直接甲醇燃料电池
8.1 DMFC的发展
8.2 DMFC工作原理
8.2.1 电池反应
8.2.2 甲醇电催化氧化机理
8.3 DMFC电池材料和元件
8.3.1 催化剂
8.3.2 电解质膜
8.3.3 膜电极
8.4 DMFC的性能
8.5 DMFC系统集成
9 燃料供应
9.1 燃料电池对燃料的要求
9.2 天然气制氢
9.2.1 天然气净化
9.2.2 甲烷转化反应
9.2.3 天然气蒸汽重整制氢
9.2.4 天然气不完全氧化制氢
9.2.5 内部重整
9.3 碳氢化合物制氢
9.4 甲醇制氢
9.4.1 甲醇重整反应
9.4.2 甲醇制氢
9.5 煤制氢
9.5.1 煤气化制氢
9.5.2 煤辅助水电解
9.6 固体生物质制氢
9.7 水制氢
9.8 膜制氢
9.8.1 钯膜渗透机理
9.8.2 膜重整
9.9 移动式制氢
9.9.1 移动式甲醇重整制氢
9.9.2 移动式汽油重整制氢
9.10 氢气储存
9.10.1 概述
9.10.2 压缩氢气
9.10.3 储氢合金
9.10.4 活泼金属氢化物
9.10.5 储氢方法比较
10 燃料电池系统
10.1 系统优化
10.1.1 温度
10.1.2 压力
10.1.3 利用率
10.1.4 余热回收
10.1.5 水管理
10.2 燃料电池系统设计
10.2.1 天然气燃料PEMFC系统
10.2.2 天然气燃料PAFC系统
10.2.3 天然气燃料ER-MCFC系统
10.2.4 天然气燃料IR-MCFC系统
10.2.5 煤燃料SOFC系统
11 周边系统
11.1 机械部件
11.1.1 空气流量
11.1.2 气体供应部件
11.1.3 尾气排除和换热部件
11.2 电气部件
11.2.1 直流稳压器
11.2.2 逆变器
11.2.3 电动机
11.2.4 蓄电池
12 过程计算
12.1 进料
12.1.1 由电流计算
12.1.2 由功率计算
12.2 出料
12.2.1 混合气体相对分子质量
12.2.2 水的生成速率
12.2.3 PAFC的物料平衡
12.2.4 MCFC的物料平衡
12.2.5 SOFC的物料平衡
12.3 发电效率和成本
12.3.1 发电效率
12.3.2 共发电效率
12.3.3 发电成本
13 燃料电池应用
13.1 公用电源
13.1.1 概述
13.1.2 PAFC发电厂
13.1.3 MCFC发电厂
13.1.4 SOFC发电厂
13.2 分散式电站
13.2.1 概述
13.2.2 PAFC工作电站
13.2.3 MCFC工作电站
13.2.4 SOFC工作电站
13.2.5 PEMFC工作电站
13.3 移动式电源
13.3.1 概述
13.3.2 手提式电源
13.3.3 微型电器电源
13.3.4 通讯电源
13.3.5 军用便携式电源
13.4 车用电源
13.4.1 概述
13.4.2 早期发展
13.4.3 燃料电池技术的变迁
13.4.4 AFC动力车
13.4.5 PAFC动力机动车
13.4.6 PEMFC动力机动车
13.4.7 PEMFC用于军舰及潜艇
附录1 缩略语
附录2 燃料电池研究机构网址
参考文献