燃料電池技術

第1章 燃料電池簡介
1.1　燃料電池簡史
1.1.1　燃料電池啟蒙階段
1.1.2　燃料電池現代發展階段
1.2　燃料電池基本原理
1.3　燃料電池系統
1.3.1　燃料處理系統
1.3.2　排熱回收系統
1.4　燃料電池特性
1.4.1　良好的環境相容性
1.4.2　良好的操作性能
1.4.3　靈活可靠的輸出性能
1.4.4　靈活的結構特性
1.4.5　燃料電池存在的問題
1.5　燃料電池分類
1.5.1　鹼性燃料電池
1.5.2　質子交換膜燃料電池
1.5.3　直接甲醇燃料電池
1.5.4　磷酸燃料電池
1.5.5　熔融碳酸鹽燃料電池
1.5.6　固體氧化物燃料電池
1.6　其他類型燃料電池
1.6.1　再生型燃料電池
1.6.2　鋅空燃料電池
1.6.3　生物燃料電池

第2章 燃料電池基礎理論與研究方法
2.1　燃料電池中的化學熱力學
2.1.1　化學熱力學基礎
2.1.2　氣體壓力、濃度和溫度對電極電動勢的影響
2.1.3　燃料電池的效率
2.2　燃料電池中的電極反應動力學
2.2.1　燃料電池的不可逆性——電壓降
2.2.2　Butler-Volmer方程式
2.2.3　活化損失
2.2.4　質傳損失
2.2.5　歐姆損失
2.2.6　燃料電池的滲透及內電流
2.3　電催化理論簡介
2.3.1　析氫反應和氫氧化反應原理
2.3.2　氧的還原反應
2.3.3　甲醇電催化氧化原理
2.4　燃料電池的質傳
2.5　燃料電池表徵方法
2.5.1　催化劑相關表徵方法
2.5.2　燃料電池測試系統
2.5.3　燃料電池各種損失的表徵方法

第3章 燃料電池的燃料與氧化劑供應
3.1　化石燃料
3.1.1　石油
3.1.2　低硫輕質石油及液化石油氣
3.1.3　天然氣
3.1.4　煤和煤氣
3.2　生物燃料
3.3　氫
3.3.1　氫的製取
3.3.2　氫燃料的純化
3.3.3　氫的儲存
3.3.4　氫的運輸和加注
3.3.5　氫的安全性
3.4　燃料電池氧化劑的供應
3.4.1　壓縮機類型
3.4.2　壓縮機供氣量和壓縮機的選擇

第4章 鹼性燃料電池
4.1　引言
4.2　工作原理
4.3　電催化劑與電極
4.3.1　電催化劑
4.3.2　電極結構與製備技術
4.4　電解質
4.5　AFC性能的影響因素和存在的問題
4.5.1　操作壓力
4.5.2　操作溫度
4.5.3　電解質濃度
4.5.4　CO2的毒化問題
4.5.5　排水方法

第5章 質子交換膜燃料電池
5.1　引言
5.2　PEMFC的特徵
5.2.1　能量轉換效率
5.2.2　溫度特性
5.2.3　壓力特性
5.2.4　CO的影響
5.2.5　壽命
5.2.6　電池及電池堆性能特徵描述
5.3　質子交換膜
5.3.1　概述
5.3.2　全氟磺酸膜
5.3.3　非全氟磺酸膜
5.3.4　耐熱型質子交換膜
5.3.5　質子交換膜發展方向
5.4　電催化劑
5.4.1　電催化劑的技術指標與選擇原則
5.4.2　陽極催化劑及其發展趨勢
5.4.3　陰極催化劑
5.4.4　電催化劑的製備方法
5.5　電極
5.5.1　氣體擴散層
5.5.2　催化層
5.5.3　膜電極“三合一”元件的製備
5.6　雙極板及流場設計
5.6.1　雙極板的功能和特點
5.6.2　雙極板種類及其特徵
5.6.3　流場形式及特徵
5.6.4　雙極板及流場設計發展展望
5.7　PEMFC系統
5.7.1　單電池與電池堆
5.7.2　PEMFC加濕單元
5.7.3　PEMFC供氣單元
5.7.4　PEMFC電源系統整合與運轉管理
5.8　PEMFC的應用
5.8.1　小型定置發電系統
5.8.2　運輸工具
5.8.3　攜帶型電源
5.9　可再生燃料電池(RFC)

第6章 直接甲醇燃料電池
6.1　引言
6.2　DMFC的工作原理
6.2.1　DMFC電極反應
6.2.2　甲醇電催化氧化原理及影響因素
6.3　DMFC陰陽極催化劑及質子交換膜
6.3.1　DMFC陰極催化劑
6.3.2　DMFC陽極催化劑
6.3.3　DMFC質子交換膜
6.4　DMFC及其性能影響因素分析
6.4.1　DMFC的組成與結構
6.4.2　DMFC工作條件和進料方式
6.4.3　DMFC的功率範圍及限制因素
6.5　DMFC系統的應用發展

第7章 磷酸燃料電池
7.1　引言
7.2　PAFC工作原理與特性
7.2.1　工作原理
7.2.2　PAFC特性
7.3　PAFC組成材料
7.3.1　電解質與載體
7.3.2　催化劑
7.3.3　雙極板
7.4　PAFC結構
7.4.1　電極結構及製備技術
7.4.2　單電池與電池堆
7.5　影響PAFC性能的因素
7.5.1　壓力
7.5.2　溫度
7.5.3　燃料組成及利用率
7.5.4　氧化劑組成及利用率
7.6　技術開發重點

第8章 熔融碳酸鹽燃料電池
8.1　MCFC工作原理
8.2　熔融碳酸鹽燃料電池材料
8.2.1　陽極材料
8.2.2　陰極材料
8.2.3　基體材料
8.3　影響熔融碳酸鹽燃料電池性能的因素
8.3.1　壓力的影響
8.3.2　溫度的影響
8.3.3　反應氣體組成成分和利用率的影響
8.4　熔融碳酸鹽燃料電池的應用與發展

第9章 固體氧化物燃料電池
9.1　歷史
9.2　SOFC的工作原理
9.3　SOFC技術和應用
9.4　SOFC材料
9.4.1　固體電解質材料
9.4.2　陽極材料
9.4.3　陰極材料
9.4.4　連接材料
9.5　SOFC的製備技術
9.5.1　物理法
9.5.2　化學法
9.5.3　陶瓷成型法
9.6　SOFC的電池堆結構
9.6.1　管狀設計
9.6.2　平板式設計
9.6.3　合併的平板式SOFC和平管高功率密度設計
9.7　燃料和燃料的處理
9.7.1　內部重整
9.7.2　碳氫燃料的直接氧化

第10章 燃料電池的電能輸出
10.1　引言
10.2　線性電源電路
10.3　交換式電源主要元件
10.3.1　高頻二極體
10.3.2　金氧半場效電晶體(MOSFET)
10.3.3　磁路與磁性材料
10.3.4　電感
10.3.5　變壓器
10.4　Buck開關調整器
10.5　Boost開關調整器
10.5.1　Boost開關調整器的工作原理
10.5.2　燃料電池輔助電源用鋰電池選擇實例
10.6　Cuk開關調整器
10.7　Sepic開關調整器
10.7.1　Sepic開關調整器的工作原理
10.7.2　10W燃料電池電壓轉換實例
10.8　單端正激轉換器
10.9　推挽型轉換器
10.10 全橋轉換器
10.11 交換式電源的控制原理
10.12 800W燃料電池DC/DC轉換器實例