燃料电池原理

\"燃料电池作为支撑国家碳达峰、碳中和愿景的关键支撑技术，是能源动力学科当前最为关注的教学及研究热点之一。本书共10章内容，系统介绍了燃料电池的基本知识、典型分类、技术特点以及未来趋势。 本书第1章介绍燃料电池的基础知识，包括燃料电池的工作原理，燃料电池的分类，从燃料电池组件到燃料电池系统，以及燃料电池的历史发展；第2章提供了燃料电池热力学方面的内容，涵盖了燃料电池的基本热力学性能，以及诸如电池温度、压力、反应物浓度等操作条件的影响；第3章简述了燃料电池发生的电化学反应，涵盖了动力学和相关的燃料电池能量损失机制、电极表面附近的双电层、燃料电池电极中的反应机理以及电催化作用；第4章讨论燃料电池质量、动量和能量的传输现象；第5章至第10章重点介绍了六种主要类型的燃料电池，包括碱性燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和直接甲醇燃料电池。对于每种类型的燃料电池，描述了其主要优缺点、工作原理、组件和配置、典型电堆和系统设计、使用的材料和组装方法，以及各种操作和设计参数对性能的影响。最后，概述了燃料电池未来的研发方向。\"

\"李献国，工学博士，加拿大滑铁卢大学终身教授，博士生导师，加拿大机械工程学会fellow、加拿大工程研究院 fellow，注册职业工程师。研究领域主要有燃料电池、内燃机、绿色能源系统等。现任加拿大机械工程学会副主席，国际氢能协会燃料电池分会主席，国际绿色能源协会主席。承担科研项目一百多项，得到英国石油公司、西门子、通用、福特、克莱斯勒、丰田、日产、巴拉德、康明斯等企业的资助，以及加拿大联邦政府和安大略省的科研基金或机构的支持。发表论文230多篇，现任国际绿色能源 《International Journal of Green Energy》和《Frontiers in Thermal Engineering》 期刊主编，同时是多个国际能源期刊编委会成员。2006年由Taylor & Francis出版社出版了专著《Principles of Fuel Cells》。 韩恺，工学博士，北京理工大学教授，博士生导师，主要从事车辆动力系统匹配与控制、燃料电池动力系统建模与控制研究。主持国家自然科学基金项目2项，省部级项目5项，获部级科技奖励3项，获北京市优秀教育教学成果二等奖2项、北京高校第十届青年教师教学基本功比赛一等奖和最佳演示奖。发表学术论文50余篇，获国家专利10项。\"

第1章 绪论 1.1 简介 1.2 燃料电池发展动机 1.3 燃料电池基础 1.3.1 什么是燃料电池 1.3.2 燃料电池如何工作 1.3.3 燃料电池的优势是什么 1.3.4 我们为什么需要燃料电池 1.3.5 燃料电池有哪些应用 1.3.6 目标是什么 1.3.7 燃料电池分析和研发需要哪些背景 1.3.8 典型的燃料电池分析、建模和是什么样的 1.4 燃料电池分类 1.4.1 按所用电解质分类 1.4.2 按电解质转移的离子类型分类 1.4.3 按所用反应物质分类 1.4.4 按运行温度分类 1.4.5 燃料电池分类的其他方法 1.5 空气成分 1.5.1 千空气 1.5.2 湿空气 1.6 典型的烃燃料 1.7 燃料电池历史简要 1.7.1 次浪潮（1839年1纪90年代） 1.7.2 次浪潮（世纪50年代60年代） 1.7.3 第三次浪潮（世纪80年代今） 1.8 典型燃料电池系统 1.9 本书的目的和范围 1.10 总结 1.11 习题 参考文献 第2章 燃料电池热力学 2.1 概述 2.2 热力学概念综述 2.2.1 焓和生成焓 2.2.2 反应焓、燃烧焓和热值 2.2.3 反应的吉布斯函数 2.3 可逆电池电势 2.4 操作条件对电池可逆电势的影响 2.4.1 温度对电池可逆电势的影响 2.4.2 压力对电池可逆电势的影响 2.4.3 浓度对电池可逆电势的影响 2.5 能量转换效率 2.5.1 能量转换效率定义 2.5.2 燃料电池的可逆能量转换效率 2.5.3 卡诺效率：热机的可逆能量转换效率 2.5.4 卡诺效率和燃料电池效率的等价 2.5.5 燃料电池效率超过的可能是真实的还是炒作 2.5.6 燃料电池实际效率和能量损失机制 ……