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1能源概述 1

1.1能 1

1.2能量形式 1

1.3能源发展史 2

1.4常规能源 3

1.5新能源 6

1.6思考题 6

2能源物理化学 8

2.1能量定律 8

2.1.1能量守恒定律 9

2.1.2能量转换定律 10

2.1.3能量贬值原理 11

2.2能量储存技术 12

2.2.1机械能的储存 12

2.2.2热能的储存 13

2.2.3电能的储存 13

2.2.4化学能的储存 15

2.3能量的转换过程 16

2.3.1概述 16

2.3.2化学能转换为热能 17

2.3.3热能转换为机械能 17

2.3.4机械能转换为电能 18

2.3.5光能转换为电能 18

2.3.6化学能转换为电能 19

2.3.7电能转换为化学能 19

2.4原电池与电解池 20

2.4.1原电池 20

2.4.2电解池 21

2.4.3界面双电层 22

2.5电极过程动力学导论 24

2.5.1电极过程动力学的发展 24

2.5.2电池反应与电极过程 24

2.6思考题 26

3太阳能电池材料与器件 28

3.1光电转换理论 28

3.2太阳能电池的分类 29

3.3硅太阳能电池 31

3.3.1晶体硅太阳能电池 31

3.3.2太阳能电池片封装成太阳能电池组件 36

3.3.3光伏系统 38

3.3.4多晶硅太阳能电池 41

3.3.5非晶硅太阳能电池 45

3.4化合物半导体太阳能电池 49

3.4.1 CdTe系薄膜太阳能电池 50

3.4.2 CuInSe2薄膜太阳能电池 50

3.4.3 GaAs太阳能电池 51

3.4.4 InP系列太阳能电池 51

3.5有机薄膜太阳能电池 51

3.6染料敏化太阳能电池 52

3.6.1染料敏化太阳能电池的结构 52

3.6.2染料敏化太阳能电池的工作原理 58

3.7钙钛矿太阳能电池 60

3.7.1钙钛矿太阳能电池发展史 60

3.7.2钙钛矿太阳能电池组成部分 61

3.7.3钙钛矿膜的制备方法 64

3.7.4钙钛矿太阳能电池原理和结构类型 67

3.8太阳能光热发电 70

3.8.1太阳能光热发电技术 70

3.8.2斯特林太阳能光热发电系统 72

3.8.3太阳能热电站的发展趋势及相关科学问题 73

3.9思考题 74

4氢能材料与器件 75

4.1概述 75

4.2电化学催化 77

4.2.1催化原理 78

4.2.2电催化剂材料及其制备 78

4.2.3膜电极技术 81

4.3氢的制取 83

4.3.1化石燃料制氢 84

4.3.2生物及生物质制氢 89

4.3.3太阳能光解水制氢 91

4.3.4热化学分解水制氢 92

4.3.5金属及化合物分解制氢 93

4.3.6氢气提纯 94

4.4电解水制氢 96

4.4.1碱性电解水制氢 96

4.4.2质子交换膜电解水制氢 96

4.4.3固体氧化物电解水 100

4.5氢的储存与提取 101

4.5.1物理储氢 102

4.5.2金属氢化物储氢 102

4.5.3配位氢化物储氢 103

4.5.4有机物储氢 103

4.5.5金属氢化物电池 104

4.6燃料电池 105

4.6.1概述 105

4.6.2电催化剂 110

4.6.3膜电极 116

4.6.4双极板 122

4.6.5质子交换膜燃料电池 126

4.6.6固体氧化物燃料电池 136

4.7氢冶金 139

4.8思考题 140

5电化学能源材料与器件 142

5.1概述 142

5.2锂离子二次电池 144

5.2.1电化学原理 145

5.2.2“摇椅”式工作原理 146

5.2.3锂离子电池的结构 146

5.2.4锂离子电池材料 147

5.3固态锂电池 162

5.3.1固态电解质 163

5.3.2正极材料 166

5.3.3负极材料 166

5.4电化学超级电容器 167

5.4.1超级电容器的特点 168

5.4.2超级电容器的原理 169

5.4.3超级电容器电极材料 170

5.4.4 超级电容器的应用 174

5.5金属-空气电池 175

5.5.1锌-空气电池 176

5.5.2铝-空气电池 178

5.5.3锂-空气电池 179

5.6其他储能电池 184

5.6.1全钒液流电池 184

5.6.2钠硫电池 185

5.7思考题 186

6其他新能源技术 187

6.1生物质能转化技术 187

6.1.1直接燃烧法 188

6.1.2生物化学转化 188

6.1.3热化学转化 188

6.1.4固体成型技术 190

6.1.5生物柴油制取 190

6.2风能技术 191

6.2.1风能的特点 191

6.2.2我国的风能资源 193

6.2.3风能资源的利用 195

6.3核能技术 196

6.3.1核裂变能发电 197

6.3.2核聚变能发电 198

6.4海洋能技术 199

6.4.1潮汐能 199

6.4.2海水动能 201

6.4.3海水温差能 203

6.4.4海水盐差能 204

6.5地热能技术 205

6.5.1发电利用 205

6.5.2直接利用 208

6.6页岩油气技术 208

6.7思考题 210

7能源经济 212

7.1导论 212

7.2能源需求 213

7.3能源供给 215

7.4能源市场 217

7.5能源效率 220

7.6能源保障 221

7.7思考题 223

参考文献 224