新能源材料與器件

1能源概述1
1.1能1
1.2能量形式1
1.3能源發(fā)展史2
1.4常規(guī)能源3
1.5新能源6
1.6思考題6

2能源物理化學(xué)8
2.1能量定律8
2.1.1能量守恒定律9
2.1.2能量轉(zhuǎn)換定律10
2.1.3能量貶值原理11
2.2能量儲(chǔ)存技術(shù)12
2.2.1機(jī)械能的儲(chǔ)存12
2.2.2熱能的儲(chǔ)存13
2.2.3電能的儲(chǔ)存13
2.2.4化學(xué)能的儲(chǔ)存15
2.3能量的轉(zhuǎn)換過程16
2.3.1概述16
2.3.2化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能17
2.3.3熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能17
2.3.4機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能18
2.3.5光能轉(zhuǎn)換為電能18
2.3.6化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能19
2.3.7電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能19
2.4原電池與電解池20
2.4.1原電池20
2.4.2電解池21
2.4.3界面雙電層22
2.5電極過程動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論24
2.5.1電極過程動(dòng)力學(xué)的發(fā)展24
2.5.2電池反應(yīng)與電極過程24
2.6思考題26

3太陽能電池材料與器件28
3.1光電轉(zhuǎn)換理論28
3.2太陽能電池的分類29
3.3硅太陽能電池31
3.3.1晶體硅太陽能電池31
3.3.2太陽能電池片封裝成太陽能電池組件36
3.3.3光伏系統(tǒng)38
3.3.4多晶硅太陽能電池41
3.3.5非晶硅太陽能電池45
3.4化合物半導(dǎo)體太陽能電池49
3.4.1CdTe系薄膜太陽能電池50
3.4.2CuInSe2薄膜太陽能電池50
3.4.3GaAs太陽能電池51
3.4.4InP系列太陽能電池51
3.5有機(jī)薄膜太陽能電池51
3.6染料敏化太陽能電池52
3.6.1染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)52
3.6.2染料敏化太陽能電池的工作原理58
3.7鈣鈦礦太陽能電池60
3.7.1鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展史60
3.7.2鈣鈦礦太陽能電池組成部分61
3.7.3鈣鈦礦膜的制備方法64
3.7.4鈣鈦礦太陽能電池原理和結(jié)構(gòu)類型67
3.8太陽能光熱發(fā)電70
3.8.1太陽能光熱發(fā)電技術(shù)70
3.8.2斯特林太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)72
3.8.3太陽能熱電站的發(fā)展趨勢及相關(guān)科學(xué)問題73
3.9思考題74

4氫能材料與器件75
4.1概述75
4.2電化學(xué)催化77
4.2.1催化原理78
4.2.2電催化劑材料及其制備78
4.2.3膜電極技術(shù)81
4.3氫的制取83
4.3.1化石燃料制氫84
4.3.2生物及生物質(zhì)制氫89
4.3.3太陽能光解水制氫91
4.3.4熱化學(xué)分解水制氫92
4.3.5金屬及化合物分解制氫93
4.3.6氫氣提純94
4.4電解水制氫96
4.4.1堿性電解水制氫96
4.4.2質(zhì)子交換膜電解水制氫96
4.4.3固體氧化物電解水100
4.5氫的儲(chǔ)存與提取101
4.5.1物理儲(chǔ)氫102
4.5.2金屬氫化物儲(chǔ)氫102
4.5.3配位氫化物儲(chǔ)氫103
4.5.4有機(jī)物儲(chǔ)氫103
4.5.5金屬氫化物電池104
4.6燃料電池105
4.6.1概述105
4.6.2電催化劑110
4.6.3膜電極116
4.6.4雙極板122
4.6.5質(zhì)子交換膜燃料電池126
4.6.6固體氧化物燃料電池136
4.7氫冶金139
4.8思考題140

5電化學(xué)能源材料與器件142
5.1概述142
5.2鋰離子二次電池144
5.2.1電化學(xué)原理145
5.2.2“搖椅”式工作原理146
5.2.3鋰離子電池的結(jié)構(gòu)146
5.2.4鋰離子電池材料147
5.3固態(tài)鋰電池162
5.3.1固態(tài)電解質(zhì)163
5.3.2正極材料166
5.3.3負(fù)極材料166
5.4電化學(xué)超級電容器167
5.4.1超級電容器的特點(diǎn)168
5.4.2超級電容器的原理169
5.4.3超級電容器電極材料170
5.4.4超級電容器的應(yīng)用174
5.5金屬-空氣電池175
5.5.1鋅-空氣電池176
5.5.2鋁-空氣電池178
5.5.3鋰-空氣電池179
5.6其他儲(chǔ)能電池184
5.6.1全釩液流電池184
5.6.2鈉硫電池185
5.7思考題186

6其他新能源技術(shù)187
6.1生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)187
6.1.1直接燃燒法188
6.1.2生物化學(xué)轉(zhuǎn)化188
6.1.3熱化學(xué)轉(zhuǎn)化188
6.1.4固體成型技術(shù)190
6.1.5生物柴油制取190
6.2風(fēng)能技術(shù)191
6.2.1風(fēng)能的特點(diǎn)191
6.2.2我國的風(fēng)能資源193
6.2.3風(fēng)能資源的利用195
6.3核能技術(shù)196
6.3.1核裂變能發(fā)電197
6.3.2核聚變能發(fā)電198
6.4海洋能技術(shù)199
6.4.1潮汐能199
6.4.2海水動(dòng)能201
6.4.3海水溫差能203
6.4.4海水鹽差能204
6.5地?zé)崮芗夹g(shù)205
6.5.1發(fā)電利用205
6.5.2直接利用208
6.6頁巖油氣技術(shù)208
6.7思考題210

7能源經(jīng)濟(jì)212
7.1導(dǎo)論212
7.2能源需求213
7.3能源供給215
7.4能源市場217
7.5能源效率220
7.6能源保障221
7.7思考題223

參考文獻(xiàn)224