能源材料化学(李超 )

《能源材料化学》为辽宁省战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设项目系列教材之一,以材料科学已经建立的微观特性和宏观规律的理论为基础，选取当今社会典型能源材料与化学中的相关理论进行介绍。本教材首先介绍了材料化学基本概念和原理，之后围绕电化学储能材料、太阳能电池材料、液流电池材料、氢能源材料等新能源材料以及与能源相关的催化材料、磁性材料，系统介绍相关化学理论和关键技术。 本书可作理工科或综合性大学能源动力类、材料类、化学类等相关专业的本科生和研究生教材，也可用作从事能源材料与化学研究与应用的技术人员的参考书。

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第1章绪论001 学习目标001 1.1材料科学与化学001 1.2能源材料及其分类002 1.3能源材料化学及其特点003 知识拓展003 本章小结004 复习思考题004 参考文献004 第2章材料化学基础005 学习目标005 2.1材料学基础005 2.1.1晶体结构与缺陷005 2.1.2非晶材料010 2.1.3准晶012 2.1.4相变013 知识拓展015 2.2化学热力学基础015 2.2.1基本概念015 2.2.2热力学基本定律017 知识拓展019 2.3化学反应的基本原理019 2.3.1化学反应的方向和限度019 2.3.2化学反应速率021 知识拓展022 2.4材料电化学基础023 2.4.1电解质及其溶液023 2.4.2电化学系统024 2.4.3能斯特方程026 2.4.4电化学反应的速率027 知识拓展028 本章小结028 复习思考题028 参考文献029 第3章电化学储能材料030 学习目标030 3.1电化学储能器件种类030 知识拓展030 3.2电化学储能器件的基本参数031 知识拓展032 3.3锂离子电池电极材料033 3.3.1锂离子电池负极材料033 3.3.2锂离子电池正极材料034 知识拓展035 3.4钠离子电池电极材料035 3.4.1钠离子电池负极材料036 3.4.2钠离子电池正极材料036 知识拓展038 3.5钾离子电池电极材料038 3.5.1钾离子电池负极材料039 3.5.2钾离子电池正极材料039 知识拓展041 3.6锌离子电池电极材料041 3.6.1锌离子电池负极材料042 3.6.2锌离子电池的正极材料049 知识拓展054 3.7超级电容器电极材料054 3.7.1超级电容器的储能机理与分类054 3.7.2超级电容器电极材料研究进展056 知识拓展060 本章小结061 复习思考题061 参考文献062 第4章太阳能电池066 学习目标066 4.1硅基太阳能电池067 4.1.1原理067 4.1.2评价参数069 4.1.3电池效率损失机制069 4.1.4太阳能电池用硅材料的制备072 4.1.5硅基太阳能电池的产业化076 知识拓展078 4.2薄膜半导体太阳能电池078 4.2.1非晶硅078 4.2.2硅基薄膜太阳能电池的结构与工作原理084 知识拓展090 4.3ⅢA-ⅤA族薄膜太阳能电池090 4.3.1铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池093 4.3.2CIGS薄膜光伏组件097 4.3.3CIGS薄膜太阳能电池行业现状分析098 知识拓展098 4.4新型太阳能电池098 4.4.1染料敏化太阳能电池098 4.4.2钙钛矿太阳能电池106 4.4.3量子点太阳能电池108 4.4.4有机太阳能电池110 知识拓展114 本章小结115 复习思考题115 参考文献115 第5章氧化还原液流电池材料与应用118 学习目标118 5.1氧化还原液流电池概述与发展历程118 知识拓展119 5.2液流电池工作原理120 5.2.1工作原理与电化学基础120 5.2.2液流电池性能主要参数123 5.2.3液流电池性能特点及优势125 5.2.4液流电池系统的构成125 知识拓展126 5.3液流电池的分类127 5.3.1水系无机液流电池127 5.3.2水系有机液流电池130 知识拓展131 5.4液流电池关键材料131 5.4.1电解液131 5.4.2电极材料142 5.4.3液流电池隔膜149 知识拓展152 5.5液流电池的规模应用153 知识拓展157 本章小结158 复习思考题158 参考文献160 第6章氢能源材料168 学习目标168 6.1氢能的基本概念和发展史168 6.1.1氢发展史168 6.1.2从化石燃料到氢燃料170 知识拓展172 6.2制氢技术172 6.2.1化石燃料制氢172 6.2.2可再生能源制氢176 知识拓展184 6.3储氢材料的制备与表征184 6.3.1纳米材料储氢185 6.3.2化学储氢的纳米结构氢化物190 知识拓展195 本章小结195 复习思考题195 参考文献196 第7章催化材料及其在能源领域中的应用201 学习目标201 7.1催化材料和催化作用201 7.1.1催化材料的定义201 7.1.2催化作用及其特点202 知识拓展202 7.2催化反应和催化材料分类203 7.2.1催化反应分类203 7.2.2催化材料分类204 知识拓展204 7.3固体催化剂的组成205 7.3.1主催化剂205 7.3.2共催化剂205 7.3.3助催化剂205 7.3.4载体206 知识拓展207 7.4催化材料的性能及评定207 7.4.1催化剂性能的动力学指标207 7.4.2固体催化剂的宏观结构指标210 7.4.3固体催化剂的微观结构指标211 知识拓展212 7.5常见的催化材料的制备方法212 7.5.1沉淀法212 7.5.2浸渍法213 7.5.3热分解法214 7.5.4熔融法214 7.5.5涂布法 214 7.5.6还原法215 知识拓展215 7.6催化材料在能源领域的应用215 7.6.1燃料电池215 7.6.2生物质能源转化218 7.6.3太阳能转化219 7.6.4核能转化220 7.6.5风能转化221 知识拓展222 本章小结223 复习思考题223 参考文献223 第8章磁性材料及其在能源领域中的应用225 学习目标225 8.1磁性的起源225 8.1.1电子轨道磁矩225 8.1.2电子自旋磁矩226 知识拓展227 8.2低维磁性材料的制备与表征227 8.2.1低维磁性材料的制备227 8.2.2磁性材料的表征234 知识拓展241 8.3磁性材料在能源领域中的应用242 8.3.1磁制冷材料与应用242 8.3.2磁性材料在能源领域中的其他应用247 知识拓展253 本章小结253 复习思考题254 参考文献254