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第一部分　燃料电池原理第1章　燃料电池简介 2

1.1　什么是燃料电池 2

1.2　一个简单的燃料电池 4

1.3　燃料电池的优点 6

1.4　燃料电池的不足 6

1.5　燃料电池的类型 8

1.6　燃料电池的基本工作过程 9

1.7　燃料电池性能 12

1.8　特性与建模 14

1.9　燃料电池技术 15

1.10　燃料电池与环境 15

1.11　本章摘要 16

习题 17

第2章　燃料电池热力学 19

2.1　热力学回顾 19

2.2　燃料的热潜能：反应焓 26

2.3　燃料的做功潜能：吉布斯自由能 28

2.4　非标准状态条件下燃料电池可逆电压的预测 35

2.5　燃料电池效率 43

2.6　本章摘要 47

习题 48

第3章　燃料电池反应动力学 50

3.1　电极动力学的介绍 50

3.2　为何电荷传输过程会有一个活化能 54

3.3　活化能决定反应速率 56

3.4　反应净速率的计算 57

3.5　平衡态下的反应速率：交换电流密度 58

3.6　平衡条件下的反应电势：伽伐尼电势 58

3.7　电势和速率：Butler-Volmer方程 60

3.8　交换电流和电催化：如何改善动力学性能 65

3.9　简化的活化动力学：泰菲尔等式 67

3.10　不同燃料电池反应产生不同动力学 69

3.11　催化剂-电极设计 72

3.12　量子力学：理解燃料电池催化剂的体系 73

3.13　本章摘要 76

习题 77

第4章　燃料电池电荷传输 80

4.1　响应力的电荷移动 80

4.2　电荷传输导致电压损失 83

4.3　燃料电池电荷传输电阻的特性 85

4.4　电导率的物理意义 89

4.5　燃料电池电解质种类综述 92

4.6　关于扩散率和电导率的更多内容（选读） 107

4.7　为何电驱动力决定电荷传输（选读） 112

4.8　本章摘要 113

习题 114

第5章　燃料电池质量传输 117

5.1　电极与流场结构中的传输 117

5.2　电极内的传输：扩散传输 120

5.3　流场结构中的传输：对流传输 128

5.4　本章摘要 143

习题 144

第6章　燃料电池模型 146

6.1　把它们组合起来：一个基本的燃料电池模型 146

6.2　一维燃料电池模型 150

6.3　基于计算流体动力学的燃料电池模型（选读） 166

6.4　本章摘要 168

习题 169

第7章　燃料电池表征 173

7.1　我们关注哪些特性 173

7.2　表征技术总论 174

7.3　现场电化学表征技术 176

7.4　非现场表征技术 196

7.5　本章摘要 198

习题 199

第二部分　燃料电池技术第8章　燃料电池类型概述 202

8.1 引言 202

8.2　磷酸燃料电池 202

8.3　聚合物电解质膜燃料电池 204

8.4　碱性燃料电池 206

8.5　熔融碳酸盐燃料电池 208

8.6　固态氧化物燃料电池 210

8.7　比较总结 212

8.8　本章摘要 212

习题 213

第9章　燃料电池系统概述 215

9.1　燃料电池堆（燃料电池子系统） 216

9.2　热管理子系统 219

9.3　燃料传输／处理子系统 221

9.4　电力电子子系统 227

9.5　燃料电池系统设计个案研究：便携式燃料电池的尺寸设计 231

9.6　本章摘要 234

习题 235

第10章　燃料电池系统集成和子系统设计 237

10.1 四个主要子系统的总述 237

10.2　外部重整：燃料处理子系统 248

10.3　热管理子系统 260

10.4　本章摘要 272

习题 273

第11章　燃料电池的环境效应 275

11.1　寿命周期评价 275

11.2　LCA的重要排放物 282

11.3　有关全球变暖的排放物 282

11.4　有关空气污染的排放物 290

11.5　利用LCA的整体分析 293

11.6　本章摘要 295

习题 296

第三部分　附录 300

附录A　常数与换算 300

附录B　热动力学数据 302

附录C　25℃时的标准电极电势 309

附录D　量子力学 310

附录E　CFD燃料电池模型的控制方程 318

附录F　元素周期表 321

附录G　补充阅读材料 322

参考文献 323

重要公式 328