低温燃料电池材料

本书为澳大利亚莫纳什大学的Bradley Ladewig副教授、科延大学蒋三平教授（澳籍）和特拉华大学严玉山教授（美籍）的近期新著作。本书首先介绍了在低温燃料电池中常见的关键性材料及其发展的重要意义。其次，介绍了碱性阴离子交换膜燃料电池技术中的电池原理和ORR、HOR两种反应机理，以及水性电解液、碱性膜等材料技术在碱性阴离子交换膜燃料电池的实例应用。然后．详细分析了催化剂载体材料及碳载体的研究现状，主要介绍了新型的碳材料作为燃料电池中电催化载体的实例分析，包括介孔碳载体、石墨纤维载体、碳纳米管载体、石墨烯载体、氮掺杂碳载体等。同时，本书还对燃料电池中阴极材料、阳极材料和电池膜材料的发展现状及关键技术的关键科学问题进行了详细的阐述，涵盖的主题包括质子交换膜燃料电池、直接甲醇和乙醇燃料电池、微生物燃料电池、微流体燃料电池、碱性膜燃料电池等。这是一本聚焦于燃料电池关键材料要求的科研用书。本书对于从事低温燃料电池领域研究的专业技术人员及相关材料研究的工程技术人员、各类高校科研工作者及相关专业学生具有重要的参考价值。本书亦可作为高等院校研究生教材。

第1章低温燃料电池的关键材料：绪论
参考文献
第2章碱性阴离子交换膜燃料电池
2.1燃料电池
2.2PEM燃料电池原理
2.2.1平衡动力学
2.2.2Butler-Volmer动力学
2.2.3交换电流密度
2.2.4燃料电池极化曲线
2.3碱性燃料电池
2.3.1ORR的反应机理
2.3.2碱性介质中的氢氧化反应
2.3.3水电解液碱性燃料电池
2.3.4AAEM燃料电池
2.4本章小结
参考文献
第3章用于质子交换膜燃料电池的催化剂载体材料
3.1引言
3.2载体材料研究现状以及碳在燃料电池载体中的应用
3.3新型碳材料作为燃料电池的电催化剂载体材料
3.3.1介孔碳作为燃料电池的电催化剂载体材料
3.3.2石墨纳米纤维作为燃料电池电催化剂载体
3.3.3碳纳米管作为燃料电池的载体材料
3.3.4石墨烯作为燃料电池的载体材料
3.3.5掺氮碳材料
3.4导电金属氧化物作为载体材料
3.5金属碳化物及金属氮化物作为催化剂载体
3.6导电聚合物作为燃料电池载体材料
3.7导电聚合物接枝碳纳米材料
3.8三维纳米薄膜作为燃料电池载体材料
3.9总结与展望
参考文献
第4章低温直接醇类燃料电池阳极催化剂
4.1引言
4.2直接甲醇燃料电池阳极催化剂：二元和三元催化剂性能的提高
4.2.1直接甲醇燃料电池工作原理
4.2.2甲醇电化学氧化的催化反应机理
4.3直接乙醇燃料电池阳极催化剂：破坏C-C键实现接近12电子传递氧化
4.3.1质子交换膜直接乙醇燃料电池的原理
4.3.2反应机理和乙醇电氧化的催化剂
4.3.3阴离子交换膜直接乙醇燃料电池
4.3.4阴离子交换膜直接乙醇燃料电池的阳极催化剂
4.4直接多元醇燃料电池阳极催化剂：热电联产以及得到更高价值的化学品
4.4.1多元醇电化学氧化概述
4.4.2乙二醇电氧化催化剂及其反应机理
4.4.3丙三醇电化学氧化的机理
4.5金属电催化剂的合成方法
4.5.1浸渍法
4.5.2胶体法
4.5.3微乳液法
4.5.4其他方法
4.6阳极催化剂载体一碳纳米材料
4.6.1碳纳米管
4.6.2碳纳米纤维
4.6.3有序介孔碳
4.6.4石墨烯片（GNS）
4.7未来的挑战和机遇
致谢
参考文献
第5章直接甲醇燃料电池膜材料
5.1引言
5.2直接甲醇燃料电池工作的基本原理
5.3直接甲醇燃料电池膜材料
5.3.1全氟磺酸膜
5.3.2聚苯乙烯基电解质
5.3.3聚芳醚型聚合物
.5.3.4聚醚醚酮型聚合物
5.3.5聚苯并咪唑
5.3.6聚砜和聚醚砜
5.3.7聚酰亚胺
5.3.8接枝聚合物电解质膜
5.3.9嵌段共聚物
5.3.10复合聚合物膜
5.4膜性质总结
5.5本章小结
参考文献
第6章氢氧根离子交换膜及离聚物
6.1引言
6.1.1定义
6.1.2功能
6.1.3特征
6.2要求
6.2.1高氢氧根离子电导率
6.2.2优良的化学稳定性
6.2.3足够的物理稳定性
6.2.4可控的溶解性
6.2.5其他重要特性
6.3制备和分类
6.3.1聚合物功能化
6.3.2单体聚合
6.3.3膜辐射接枝
6.3.4增强方法
6.4阳离子官能团的结构和性质
6.4.1季氮基阳离子官能团
6.4.2季鏻基阳离子官能团
6.5聚合物主链的结构和性质
6.5.1化学结构
6.5.2顺序结构
6.6化学交联的结构和性质
6.6.1化学结构
6.6.2物理结构
6.7展望
参考文献
第7章微生物燃料电池材料
7.1引言
7.2MFC占构
7.3阳极材料
7.3.1块状碳材料
7.3.2粒状碳材料
7.3.3纤维碳材料
7.3.4多孔碳材料
7.3.5阳极材料修饰
7.4阴极
7.4.1催化剂黏结剂
7.4.2扩散层
7.4.3集流体
7.4.4阴极结垢
7.4.5阴极催化剂
7.5隔膜
7.5.1阳离子交换膜
7.5.2阴离子交换膜
7.5.3双极性膜
7.5.4过滤膜
7.5.5多孔织物
7.6展望
参考文献
第8章生物电化学系统
8.1生物电化学系统和生物电催化
8.2微生物的生物电催化本质
8.3微生物电子转移机制
8.3.1直接电子转移
8.3.2间接电子转移（MET）
8.4由生理机理到工艺转变的微生物电化学体系
8.5BES技术的应用潜力
8.6微生物电化学体系和微生物电催化剂的表征
8.6.1电化学方法
8.6.2生物学方法
8.7本章小结
致谢
参考文献
第9章微流体燃料电池材料
9.1引言
9.2基本原理
9.3无膜LFFC的设计和使用的材料
9.3.1流动结构与流程设计
9.3.2溢流设计的流体构造学与装配
9.3.3吸气式阴极LFFC的流体构造学与装配
9.3.4性能比较
……