氢燃料电池技术与应用

本书为“氢基能源技术及 应用丛书”之一。主要内容 包括氢能的基础理论，氢能 发展历程和氢的安全应用场 景；液氢、高压氢、金属储 氢等储氢技术，氢脆的原理 与安全防范方法；主要制氢 、储运方法，包括传统化石 能源制氢和制氢过程的二氧 化碳捕集与封存技术、生物 质制氢、垃圾制氢、电解水 制氢和未来制氢技术等；氢 燃料电池技术的工作原理、 关键核心材料和零部件的技 术及应用，包括催化剂、质 子膜、碳纸扩散层、双极板 、膜电极的开发现状、制造 工艺及量产技术，评价方法 等；燃料电池电堆组装技术 和燃料电池发动机系统技术 等。本书读者对象为从事氢 能及燃料电池领域的科学工 作者，也可作为研究生、本 科生的高等教育教材。

第1章 氢能源概论 1.1 氢能与环境 1.2 氢的主要来源和应用 1.3 氢能在未来能源体系中的重要作用 第2章 氢能源技术及发展现状 2.1 氢的概述 2.1.1 哈密顿算符 2.1.2 氢的分子轨道 2.1.3 氢的自旋异构体 2.2 氢的物理化学性质 2.2.1 氢的物理性质 2.2.2 氢气的化学性质 2.3 氢气的主要用途 2.3.1 氢气的传统用途 2.3.2 氢气的新用途 2.4 氢气的主要来源和制造方法 2.4.1 电解制氢技术 2.4.2 蓝氢生产及二氧化碳捕集技术 2.4.3 太阳能光解直接制氢技术 2.4.4 生物质及垃圾制氢 2.5 氢的储运与安全 2.5.1 氢的液态储存技术 2.5.2 高压气态储氢技术 2.5.3 有机液态储氢技术 2.5.4 固体材料储氢技术 2.5.5 氢气的储运与安全 2.5.6 加氢站等基础设施建设 2.6 氢气作为能源的主要应用领域及市场前景 2.6.1 氢能储存 2.6.2 集中发电/分布式发电 2.6.3 氢动力汽车 2.6.4 氢动力船舶 2.6.5 氢动力航空 2.6.6 建筑供热 第3章 氢燃料电池技术及应用 3.1 燃料电池的分类 3.2 固体高分子质子膜燃料电池 3.3 固体氧化物燃料电池 3.3.1 工作原理 3.3.2 SOFC关键材料简介 3.3.3 SOFC电池结构 3.3.4 SOFC的主要应用场景 3.3.5 国内外研究开发现状和发展趋势 3.4 其他燃料电池简介 3.4.1 碱性燃料电池 3.4.2 磷酸燃料电池 3.4.3 熔融碳酸盐燃料电池 3.4.4 直接甲醇燃料电池 第4章 燃料电池催化剂原理及应用 4.1 燃料电池催化剂的基础 4.1.1 铂基催化剂 4.1.2 Pt/C催化剂 4.1.3 铂基合金催化剂 4.1.4 铂基核壳结构催化剂 4.1.5 形状可控的铂基催化剂 4.2 燃料电池催化剂的技术及应用 4.2.1 燃料电池催化剂的现状和发展趋势 4.2.2 贵金属铂的回收技术 4.3 高性能高耐久燃料电池催化剂的开发 4.3.1 催化剂的失效机制探索 4.3.2 高耐久催化剂的研发现状 4.3.3 主要高耐久阳极催化剂的介绍 4.3.4 高耐久催化剂的未来展望 4.4 非贵金属催化材料的探索性研究 4.4.1 碳基非贵金属催化材料 4.4.2 非贵金属催化剂的催化机理 4.4.3 碳基非贵金属存在的问题 4.4.4 氧化物电极催化剂 4.4.5 非贵金属催化剂的前景与展望 第5章 燃料电池质子交换膜技术及应用 5.1 质子交换膜概况 5.2 质子交换膜基础 5.2.1 全氟磺酸型质子交换膜制膜工艺 5.2.2 全氟磺酸型质子交换膜结构 5.3 全氟磺酸型质子交换膜基本性能 5.3.1 质子交换膜的质子传导率 5.3.2 质子交换膜的力学性能 5.3.3 质子交换膜溶胀性 5.3.4 质子交换膜气体透过性 5.4 质子交换膜的耐久性 5.4.1 质子交换膜机械耐久及其影响因素 5.4.2 质子交换膜化学耐久性及其影响因素 5.5 质子交换膜开发现状及发展趋势 5.6 国内外主要质子交换膜企业及产品 第6章 燃料电池关键组件技术 6.1 气体扩散层技术 6.1.1 气体扩散层的概要 6.1.2 碳毡制备技术 6.1.3 碳纸原料——碳纤维 6.1.4 碳纸制造工艺 6.1.5 碳纸主要技术指标 6.1.6 气体扩散层 6.2 燃料电池双极板及制造技术 6.2.1 燃料电池双极板概述 6.2.2 金属双极板制造技术 6.2.3 金属双极板成型工艺 6.2.4 双极板冲压批量化生产 6.2.5 组装焊接技术 6.2.6 表面处理技术 6.3 金属双极板发展现状 6.4 金属双极板涂层的测试表征方法 第7章 固体质子交换膜燃料电池制造技术 7.1 膜电极技术 7.1.1 膜电极组件的结构和电极反应 7.1.2 催化层设计方向与铂的有效性评价 7.1.3 铂和离聚物的分布分析 7.1.4 膜电极的劣化机理及对策 7.1.5 催化剂碳载体的劣化机理 7.1.6 铂负载催化剂的劣化分析和高耐久性 7.1.7 基于导电性氧化物载体的耐久性改善 7.1.8 膜电极中质子交换膜的劣化机理分析 7.1.9 膜电极渗氢与反极碳载体氧化的机理 7.1.10 膜电极密封结构的劣化 7.2 膜电极的发展方向 7.2.1 膜电极的低加湿化 7.2.2 高温质子膜的开发 7.2.3 膜电极的低成本化 7.3 燃料电池电堆及组装技术 7.3.1 燃料电池电堆设计及组装 7.3.2 燃料电池单电池结构 7.3.3 电堆堆找结构设计 7.4 燃料电池电堆组装工艺 7.4.1 实验室小型样组装工艺 7.4.2 全自动化电堆组装工艺 7.5 燃料电池电堆技术的现状 7.5.1 石墨双极板燃料电池电堆 7.5.2 金属双极板燃料电池电堆 7.6 国外先进燃料电池电堆技术介绍 7.6.1 膜电极的高性能化 7.6.2 FC