清洁能源材料与技术

    《材料科学研究与工程技术系列：清洁能源材料与技术》由12章组成，对当今清洁能源技术和材料做了详尽介绍。主要内容包括洁净煤技术的开发及利用，太阳能热利用及太阳能电池，海洋能源的利用，风能发电，地热发电和地热水的直接利用，生物质能的开发，氢能和燃料电池材料及制取，新型锂离子电池及材料，核能技术与材料，核电池技术与材料，热电转换材料等。

    《材料科学研究与工程技术系列：清洁能源材料与技术》既可以作为材料、新能源及相关专业高年级本科生教材和研究生参考书，又可作为相关领域科技人员的参考书。

第1章 概论
参考文献

第2章 洁净煤技术
2.1 煤炭加工
2.2 煤炭洁净燃烧和发电技术
2.3 煤炭转化技术
2.4 污染控制和资源再利用技术
参考文献

第3章 太阳能热利用及太阳能电池
3.1 太阳能的热利用
3.2 太阳能电池
3.3 纳米晶TiO2膜
3.4 染料敏化剂
3.5 电解质
参考文献

第4章 海洋能
4.1 世界海洋能发展现状
4.2 中国海洋能发展
4.3 海水温差能发电
4.4 海水温差能的综合利用
4.5 海水盐差能发电
4.6 潮汐发电
4.7 波浪能发电
4.8 海水提取铀
参考文献

第5章 风能
5.1 风能的特点
5.2 风力发电的价值分析
5.3 风能地板辐射采暖系统
5.4 风能建筑一体化
5.5 风力发电机组的关键材料
参考文献

第6章 地热能
6.1 地热发电
6.2 地热水的直接利用
6.3 地热流体的物理化学性质
6.4 西藏羊八井地热发电
6.5 地热能的前景
参考文献

第7章 生物质能
7.1 生物质能的分类
7.2 生物质能利用现状
7.3 生物质能的开发技术
参考文献

第8章 氢能与燃料电池
8.1 氢的制取
8.2 储氢材料
参考文献

第9章 新型锂离子电池及材料
9.1 锂离子电池工作原理
9.2 锂离子电池的发展趋势
9.3 锂离子二次电池负极材料
9.4 锂离子二次电池正极材料
9.5 电解质和隔膜
9.6 安全性问题
9.7 锂-硫电池
9.8 锂空气电池
参考文献

第10章 核能技术与材料
10.1 核能发展简史
10.2 主要的商用反应堆
10.3 快堆
10.4 高温气冷堆
10.5 燃料循环
……
第11章 核电池技术与材料
第12章 热电转换材料
参考文献 

    8.2.3碳纳米管储氢关于石墨、碳纤维、石墨纳米纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和富勒碳混合物的储氢特性的试验与理论研究已广泛展开。这些研究表明，碳纳米材料的储氢量受其孔分布和实验温度与压力的影响较大。
    氢气可在碳管内以更高的密度存储，但需要两个条件：一是氢分子间的斥力被屏蔽，二是更多的氢气被单壁碳纳米管的外表面和（或）管束之间的空间吸收。经推算纯净的单壁碳纳米管的吸氢能力为5%-10%，这是理想状况下紧密排列的氢分子填充管内的量的2.5~5倍，直径在1.63~2nm的单壁碳纳米管的储氢量可接近美国能源部车用储氢技术的标准：重量储氢密度大于6.5%。
    有报道单壁碳纳米管对氢的吸附量比活性炭大得多，其吸附热也约为活性炭的5倍，而且碳纳米纤维有可能对小分子氢显示超常吸附。
    单壁碳纳米管通常集结成束，不仅内腔可以吸附氢分子，管与管之间形成的通道也是很强的吸附位，并且可以通过改善其晶体结构和进行适当的表面处理来提高储氢量；多壁碳纳米管对氢气的物理吸附位同单壁碳纳米管不同，其吸附位包括管内腔、层间及管外壁。目前，在碳纳米管储氢特性的研究中，除了大量的实验工作外，还开展了基于Monte Carlo方法的分子模拟与理论计算。这些理论计算通过适当选择特殊孔结构中碳-碳、氢-氢、碳-氢之间作用势，采用统计热力学方法对*终碳氢系统的平衡态进行分子模拟，从而研究碳纳米管的储氢特性，不过主要的研究对象还仅限于单壁碳纳米管。对于多壁碳纳米管，其中不仅包括圆柱孔（管腔），也包括类狭缝孔（在层间由曲面管壁形成，不同于由平面石墨层片形成的狭缝孔），在模型构建与数据处理方面有很大的难度。如果不考虑分子之间的作用势，可以对多壁碳纳米管的储氢性能进行粗略的估算。多壁碳纳米管的层间距为0.343nm，氢分子的动力学直径为0.289nm，将氢分子在一定结构的碳纳米管中进行密排，可估算出这些孔结构中理论上的“*大程度储氢量”。理论值是假设氢分子在碳纳米管中密排而得到的*大程度值，由于氢分子-氢分子、氢分子-碳原子间存在排斥力，所以真实的储氢量应该小于以上的估算。
    由于碳纳米管大的比表面及内部的大的空腔使碳纳米管能吸附大量的氢，而高储氢量、低质量密度和化学稳定性又令其在未来的车用储氢系统中有良好的应用前景。8.2.4空心玻璃微珠储氢低温高压储氢费用高、安全性差。金属氢化物、碳纳米管储氢存在释放困难的问题，利用空心玻璃微珠储氢具有成本低、释放容易、易于循环使用的优点。将空心玻璃珠置于高压氢气中，加热一定温度时H在玻璃中扩散系数增大，H进入空心，室温条件下扩散系数较低，氢气滞留在玻璃微珠内部，微小的玻璃球体可耐100MPa的氢气压力。当温度升高到一定值时，H便容易释放出来。
    ……