綠色的革命：漫話燃料電池 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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烏日娜 譯

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出版社： 科学

ISBN：9787030318695

商品编码：29913140330

丛书名： 绿色的革命--漫话燃料电池(四色全彩)形形色

开本：32开

出版时间：2011-09-01

目錄
目錄
第1章 什麼是燃料電池
001 燃料電池反應與水的電解反應互為逆反應，燃料電池通過氫氣和空氣的反應産生電能 002
002 燃料電池的反應是指從燃料直接産生電能的電化學反應 004
003 由於自然界中不存在氫氣，一般通過化石燃料的改質過程得到氫氣 006
004 燃料電池在低溫操作和規模小的情況下也能實現較高的發電效率 008
005 作為發電單位的單電池由電極、電解質、分離器和外部迴路組成 010
006 可根據吉布斯自由能的減少量計算電池的電能與電壓 012
007 求燃料電池的發電效率時用熱力學能量函數 014
008 電流取決於電極的反應速率 016
009 增加電流時，電極間的電壓下降 018
010 電極上形成接觸氣體分子、催化劑、電解質的三相界麵 020
011 單電池的電壓為1V左右，層疊之後就能實現高電壓 022
012 組成燃料電池的係統中有些組成部分是必不可少的 024
013 用化石燃料製備氫氣的燃料處理裝置的改質過程 026
014 驗證實驗終有結果 傢用燃料電池係統迎來商業化應用 028
015 世界上第*個燃料電池是威廉格魯夫的水電解實驗裝置 030
016 以地麵利用為目標的燃料電池的開發軌跡 032
017 根據電解質的種類對燃料電池進行分類 034
018 高輸齣低價格的堿型燃料電池在宇宙開發和人造衛星中的應用 036
019 磷酸型燃料電池在中容量熱電聯産電廠中的應用 038
020 低溫型燃料電池和高溫型燃料電池各有韆鞦 040
021 熔融碳酸鹽型燃料電池的工作原理及其特徵 042
022 固體氧化物型燃料電池由陶瓷構造體構成 044
023 固體氧化物型燃料電池中，天然氣也能作為燃料直接使用 046
024 固體氧化物型燃料電池的圓筒形構造能夠保持強度，不容易損壞 048
025 固體高分子型燃料電池中，水的恰當管理非常重要 050
026 甲醇燃料電池中甲醇可直接發生反應，可用於便攜式設備電源 052
027 肼燃料電池曆史悠久，*近由於其零碳排放引起人們的關注 054
COLUMN 燃料電池單電池的工作 056
第2章 燃料電池與充電電池的不同之處
028 燃料電池具有發電功能，充電電池能夠儲存電能 058
029 充放電時的電極反應與活性物質的變化 060
030 隻有離子能通過充電電池電解質中的隔膜 062
031 追蹤丹尼爾電池的電化學反應過程 064
032 鉛蓄電池的放電反應中二氧化鉛和鉛反應生成硫酸鉛和水 066
033 充電是把放電後的活性物質通過電解反應變迴原來物質的過程 068
034 錶示充電電池性能與特性的獨特評價指標 070
035 從反應式計算理論能量密度 072
036 現實中，電池的能量密度低於理論能量密度 074
037 鎳氫電池的充放電反應與充電電池的發展曆程 076
038 電動汽車開發中受到關注的鋰離子電池 078
039 鋰的特性與鋰係電池 080
040 鋰離子電池的充放電過程及其特徵 082
041 鋰離子電池引起的起火事故與安全對策 084
042 支持智能電網（第二代電力網）的大容量蓄電池 086
043 在外部儲藏全部活性物質的氧化還原液流電池 088
COLUMN 燃料電池和充電電池的基本原理都是氧化還原反應 090
第3章 生活中廣泛應用的傢庭用燃料電池
044 傢庭用燃料電池的普及推廣是對抗全電化的錶現 092
045 選擇固體高分子型燃料電池是從産學研結閤項目獲得的成績 094
046 燃料電池發電嚮基礎電力供應的方嚮發展 096
047 從電力與熱能需求量的比例齣發，設定額定輸齣功率為1kW 098
048 鼕夏季電力需求高，夏季熱能需求低 100
049 傢庭用燃料電池的物質、熱能、電的流動 102
050 追蹤係統內空氣與水的流動 104
057 追蹤熱能的流動 排熱迴收係統的作用 106
052 傢庭用燃料電池以安全、安心和經久耐用為先決條件 108
053 傢庭用燃料電池的進化 110
054 中溫工作型燃料電池的開發實例 112
055 傢用固體氧化物型燃料電池的優點 114
056 傢庭用固體氧化物型燃料電池中存在的問題 116
COLUMN 傢庭用燃料電池與電力係統聯閤運轉 118
第4章 燃料電池在汽車中的應用
057 燃料電池汽車(FCV)是什麼樣的汽車 120
058 燃料電池汽車用什麼燃料 122
059 汽車上搭載高壓氫氣的方法 124
060 液體氫氣儲藏和儲氫閤金儲藏中存在的問題 126
067 給燃料電池汽車提供氫氣的氫氣加氣站 128
062 對燃料電池汽車中使用的氫氣有什麼要求 130
063 氫氣加氣站的係統組成 132
064 燃料電池汽車環境性能與效率的評價方法 134
065 氫氣危險關於燃料電池汽車安全性能的考慮 136
066 燃料電池汽車的曆史與發展的軌跡 138
067 燃料電池汽車普及需要剋服的難題 140
068 除汽車之外移動體上也考慮使用燃料電池 142
069 想象未來的汽車 144
COLUMN 汽車用燃料電池是小型固體高分子型燃料電池 146
第5章 支持信息化社會的便攜式設備用電源
070 固體高分子型燃料電池與甲醇燃料電池性能的差異 148
077 什麼是甲醇滲透現象 150
072 改善甲醇燃料電池性能的嘗試 152
073 能夠抑製甲醇滲透現象的新型電解質膜實例 154
074 作為移動終端電源的甲醇燃料電池係統的結構 156
075 如何選擇主動型和被動型甲醇燃料電池 158
076 用於移動信息終端的固體高分子型燃料電池目前正在試製階段 160
077 用於移動信息終端的甲醇燃料電池的開發曆史 162
078 甲醇燃料電池廣泛普及所需要解決的問題 164
COLUMN 甲醇燃料電池不需要改質器 166
第6章 研究企業用燃料電池
079 企業用燃料電池有什麼用途 168
080 企業用燃料電池市場中開始興起的磷酸型燃料電池 170
087 磷酸型燃料電池開發與市場開拓的曆史 172
082 食品廢棄物和生垃圾是有效的能量資源 174
083 用生垃圾發電的燃料電池 176
084 用於廢棄物係生物質能源利用的熔融碳酸鹽型燃料電池 178
085 被稱為第三代燃料電池的固體氧化物型燃料電池 180
086 適用於高溫型燃料電池的燃料範圍較為廣泛 182
087 組閤高溫型燃料電池與燃氣輪機發電的高效率發電方式 184
COLUMN 各種企業用燃料電池閃亮登場 186
第7章 智能化能源網絡與氫氣能源社會
088 氫氣能源社會印象 188
089 氫氣是什麼 190
090 想象不久將來的生態生活 192
COLUMN 智能能源網絡與氫氣能源係統 194
參考文獻 195
在綫試讀
第1章 什麼是燃料電池
　　燃料電池是將天然氣等普通燃料的化學能通過電化學反應轉變成電能的裝置。燃料電池的反應與水的電解反應互為可逆反應。燃料電池是通過氫氣和氧氣（空氣）的反應來産生電能的。本章將簡單介紹燃料電池的工作原理。
　　001 燃料電池反應與水的電解反應互為逆反應，燃料電池通過氫氣和空氣的反應産生電能
　　由於燃料電池的名字中帶有電池二字，也許有人會理所當然地把它想象成像乾電池和充電電池一樣能夠儲存電能的設備，但是事實上燃料電池並不能儲存電能。由於燃料電池是一種發電設備，與其說燃料電池是汽車用鉛蓄電池和移動終端等設備用鋰離子電池的同類，還不如說燃料電池更接近於內燃發電機以及構造不同的小規模火力發電廠。
　　本書在以後的章節中會詳細地介紹燃料電池的工作原理，鑒於其基本反應與中學裏學過的水的電解反應互為逆反應，應該比較容易理解。作為理解燃料電池的構造和工作原理的前期準備，這裏先簡單說明一下水的電解現象之外的其他內容。
　　水的電解反應是按如下所示的化學反應進行的，是水電解産生氫氣和氧氣的反應。首先，在電解槽容器中裝滿硫酸溶液和氫氧化鈉溶液。在硫酸溶液的情況下，這種液體由帶有正電荷的氫離子(H+)和帶有負電荷的硫酸根離子(SO42-)組成，因此這種液體被稱為電解液。從這種液體外部通入電流（施加電場）時，正離子和負離子分彆嚮電荷相反的電極移動從而形成電流。也就是說，電解液是通過離子的移動傳導電能的離子導電體。
　　電解反應如圖1所示，將兩枚連有鉑金(Pt)闆的導電體支持棒按一定間隔插入電解槽中。接著將一邊連有鉑金闆的支持棒接到電源的正極(+)，將另一邊的支持棒接到電源的負極（一）時，從與正極連接的白金闆上産生氧氣，從與負極連接的白金闆上産生氫氣。
　　要點
　　燃料電池是一種發電裝置
　　電解液由正離子和負離子組成
　　圖1 水的電解反應的相關概念
　　圖2 水的電解反應與燃料電池反應互為逆反應
　　002 燃料電池的反應是指從燃料直接産生電能的電化學反應
　　雖說燃料電池可以定義為內燃發電機或者火力發電機的一種，但它們之間還是有區彆的。其中*大的區彆在於，燃料電池能將燃料的化學能通過電化學的反應過程轉化成電能（電力），與此不同的是，火力發電則是經過圖1左側所示的若乾步驟産生電能。
　　那麼，這個電化學反應是個什麼樣的過程呢？根據化學教科書，電化學的定義為“研究化學反應能與電能的關係以及相互轉化等的知識領域”。這裏所說的電化學的轉化可以解釋為“根據電化學反應將化學能直接轉變為電能的過程”。由於燃料電池的這個特徵，燃料電池的反應也可以被稱為直接轉化。
　　天然氣、石油、煤炭等化石燃料和木炭等生物資源通過燃燒（氧化反應）能夠將化學能轉化成熱能。熱能具有加熱物質的能力，比如水進行加熱之後溫度升高變成水蒸氣，再進一步加熱時能夠産生高壓水蒸氣。蒸汽渦輪機的作用正是將這種水蒸氣的壓力轉化成轉動的運動能。於是，將發電機連接到蒸汽渦輪機的主軸上，就能夠産生電能。這就是蒸汽式渦輪機火力發電的過程。
　　另外，內燃發電機將汽油等液體燃料氣化為氣體狀態，然後與空氣進行混閤送入氣缸，燃燒這種混閤氣體時産生的膨脹力使活塞産生往復運逐鏇轉運動進行發電。
　　要點
　　燃料電池是將化學能直接轉變成電能的裝置
　　電化學反應能夠將化學能與電能相互轉化
　　圖1 燃料電池與傳統的發電方式的比較（能量轉變過程）
　　圖2 蒸汽渦輪機發電係統的基本構成
　　003 由於自然界中不存在氫氣，一般通過化石燃料的改質過程得到氫氣
　　在(001)中，燃料電池被定義為“與電解反應互逆，使用氫氣和空氣産生電能的裝置”。氫氣作為一種清潔燃料，不僅在燃料電池中，即使是在傳統的熱電裝置中燃燒，也不會排放二氧化碳、硫的氧化物和黑煙等對環境有害的物質。但是由於自然界中氫氣不以單質的形式存在，有必要通過人工手段生産氫氣。一般來說，可以利用改質反應從天然氣、丙烷氣和煤油等化石燃料得到氫氣。
　　通過改質反應生産氫氣時會産生二氧化碳氣體。舉例來說，以天然氣為原料生産氫氣時，每産生4mol氫氣，與其對應産生1mol二氧化碳。換句話說，不能因為使用的是氫氣燃料，就稱其為清潔的發電方式。
　　那麼，有沒有不排放或者幾乎不排放二氧化碳的條件下，得到氫氣的方法呢？
　　較為常見的方法是利用太陽能發電和風力發電等可再生能源進行水的電解反應。但是，如果設定燃料電池的發電效率為40%～50%，那麼經過“電→氫氣→電”循環之後將會損失掉一半左右的能量。利用可再生能源生産氫氣的方法中還包括使用生物質産生氫氣和利用食品廢棄物和汙泥發酵産生甲烷，再通過改質得到氫氣的方法等。除此之外，將來有可能利用高溫核反應堆（原子力）製造氡氣，目前該技術正在研究階段。
　　根據現實的情況從製造氫氧化鈉的食鹽電解工業等生産工程中能夠得到副産品氫氣。食鹽電解工業、石油煉製和煉鐵工業過程中，能夠産生大量的氫氣副産品。
　　要點
　　通過天然氣和丙烷氣體的改質反應能夠得到氫氣
　　目前正在研究從可再生能源和高溫核反應堆中得到氫氣的方法
內容介紹
我們生活的世界有形形色色的事物和現象，其中都必定包含著“科學”的成分。在這些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你還一知半解的。而對未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？！“形形色色的科學”趣味科普叢書，把我們生活和身邊方方麵麵的科學知識，活靈活現、生動有趣地展示給你，讓你在暢快閱讀中收獲這些鮮活的科學知識！
　　燃料電池，一個我們既熟悉又陌生的新事物。使用它，就可以通過氫氣和氧氣高效率地獲得電能。本書主要以燃料電池為中心，探討瞭燃料電池的原理、特徵，燃料電池與其他電池的區彆，燃料電池的種類、應用領域，以及燃料電池發展史和開發動嚮等。

好的，這是一份關於《綠色的革命：漫話燃料電池》的圖書簡介，其中完全不包含該書的任何具體內容，而是聚焦於一個完全不同主題的虛構書籍。 --- 圖書名稱：《星海迴響：失落文明的密碼與未來遠航》 圖書簡介 一部橫跨韆年，探索宇宙奧秘與人類文明終極命運的史詩巨著。 《星海迴響》並非一部簡單的科幻小說，它是一部融閤瞭硬核天體物理學、晦澀的古代語言學、以及深邃哲學思辨的宏大敘事。本書的核心圍繞一個震撼人心的發現展開：人類文明的搖籃——地球，並非宇宙中唯一的智慧生命起源地。在距太陽係約五韆光年的仙女座星係邊緣，一套由一組古老、但技術遠超人類理解範疇的文明遺跡被偶然捕獲。這些遺跡並非冰冷的廢墟，而是一套復雜、自洽的“記憶矩陣”，它們以一種前所未有的方式，嚮後來者低語著一個關於興衰、創生與毀滅的宏大故事。 第一部分：沉默的圖書館與語言的迷宮 故事始於22世紀中葉，由叛逆的天體語言學傢埃莉諾·凡斯博士領導的“深空聆聽計劃”截獲瞭一串具有高度結構化的、非隨機的電磁信號。這些信號並非直接信息，而是一係列復雜的數學規律和周期性波動，指嚮一個被命名為“先驅者之城”的星團。 凡斯博士及其團隊，麵對的是一個徹底顛覆瞭現有認知體係的語言挑戰。這種被稱為“虛空語”的交流方式，其語法結構基於多維空間摺疊的幾何學，而非綫性的時間概念。本書用大量筆墨細緻描繪瞭破譯過程中的挫摺與突破。讀者將跟隨破譯小組，深入研究先驅者文明留下的“符號矩陣”——一種將信息編碼在恒星光譜和暗物質波動中的獨特記錄方式。 第二部分：失落的物理學與宇宙的真實麵貌 隨著語言的初步解鎖，更令人震驚的科學發現浮齣水麵。先驅者文明似乎掌握瞭一種完全不同於現代物理學的宇宙模型。他們不依賴於標準模型的粒子，而是將引力、電磁力等基本作用力視為“弦的共振頻率”。 本書深入探討瞭這些“失落的物理學”理論，包括“時間塑形技術”——一種允許他們在局部時空內修改因果律的實驗。通過對這些理論的解析，我們得以一窺先驅者文明的工程奇跡：他們如何在不消耗恒星能量的前提下，驅動跨越星係的巨型結構；以及他們如何利用“量子糾纏網絡”實現即時通訊，甚至短暫地操縱多重宇宙的邊界。這些描述，既有嚴謹的理論推演，又不失對宏大想象力的展現。 第三部分：文明的興衰：熵增的終極挑戰 破解瞭技術和語言的壁壘後，最引人入勝的敘事轉嚮瞭先驅者文明的“曆史”本身。他們並非毀於星際戰爭或資源枯竭，而是敗給瞭比黑暗更深沉的敵人——“信息熵”的不可逆轉性。 書中詳細描繪瞭先驅者文明的社會結構，一個高度依賴信息共享和集體意識的社會。然而，隨著時間的推移，即使是最完美的存儲介質也會退化，最精密的算法也會産生“噪音”。他們最終麵臨瞭一個哲學上的睏境：如何在一個能量守恒、信息必然衰減的宇宙中，維持文明的意義與連續性？ 本書通過模擬先驅者文明末期的思想傢們的記錄，探討瞭存在的本質：當知識的重量壓垮瞭記憶的載體時，文明的“靈魂”該如何延續？他們的最終選擇——將文明的核心意識上傳到一種理論上永恒存在的“宇宙背景輻射”中——既是一種勝利，也是一種徹底的自我消解。 第四部分：未來的航嚮與迴響的意義 故事的結局並非停滯在對逝去文明的哀悼。凡斯博士和她的團隊，在吸收瞭先驅者文明的知識後，開始麵對一個迫在眉睫的倫理睏境：是否應該利用這些技術來“修正”人類文明自身的軌道？ 《星海迴響》的結尾，留下瞭一個開放式的提問：當人類終於能夠“聽見”宇宙深處的古老聲音時，我們真正應該學習的，究竟是他們的技術藍圖，還是他們麵對“有限性”時所展現齣的智慧與勇氣？ 本書的筆觸細膩而宏大，它不僅為讀者呈現瞭一部關於宇宙探索的壯麗畫捲，更是一次對知識、時間、記憶和文明永恒性的深刻內省。它邀請每一位讀者，從地球的搖籃仰望星空，思考我們自身在時間洪流中的位置。 ---

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這套書簡直是為我量身定做的！我一直對“綠色能源”這個概念心馳神往，但又覺得它總是高高在上，離我的生活很遙遠。直到我翻開瞭這套書，纔發現原來那些聽起來高科技的概念，也可以被講得如此生動有趣。作者用非常接地氣的語言，把復雜的科學原理拆解得像講故事一樣，讓我這個理工科小白也能輕鬆理解。特彆是關於能源轉型的那部分，讓我深刻體會到為什麼我們必須擁抱新能源，以及這些新能源將如何改變我們的未來。書中提到的那些案例，比如個人如何在日常生活中踐行綠色理念，更是給瞭我很多啓發。我不再覺得環保隻是一個口號，而是變成瞭一種可以切實行動的生活方式。這本書讓我對未來充滿希望，也更加堅定瞭自己為環境保護貢獻一份力量的決心。閱讀過程中，我時常會停下來思考，並且會主動去查閱一些書裏提到的拓展知識，這讓我感覺自己不隻是在被動地接收信息，而是在主動地學習和成長。

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我必須說，這本書給我的驚喜是巨大的。我一直認為能源領域是屬於專業人士的領域，普通人很難涉足。但這本書徹底顛覆瞭我的認知。作者以一種非常親切、平易近人的方式，深入淺齣地講解瞭能源的方方麵麵。我印象最深的是書中對“碳排放”這個概念的解釋，我之前一直覺得它很抽象，但這本書通過生動的比喻和形象的圖示，讓我一下子就明白瞭其中的危害和重要性。而且，書裏不僅僅是理論，還提供瞭大量的實踐案例，比如一些國傢和地區在推廣綠色能源方麵的成功經驗，以及普通人如何通過改變生活習慣來減少能源消耗。這些信息對我來說非常實用，讓我知道原來自己也可以為環境保護齣一份力。我甚至開始嘗試按照書中的建議，去調整自己的生活方式，比如減少一次性用品的使用，多選擇公共交通等等。感覺就像是找到瞭一本“能源生活指南”，讓我覺得生活充滿瞭積極的可能性。