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內容簡介

　　《先進能源材料與器件》系統(tǒng)介紹了太陽能電池材料與器件、氫能材料與技術、燃料電池材料與器件、生物質能材料與技術、新型二次電池材料與器件、新型介電儲能材料與器件以及它們的研究進展、發(fā)展趨勢和應用前景。在此基礎上，著重闡述了TOPCon電池、氫燃料電池、生物質制氫、鈉離子電池等熱點先進能源技術，同時涵蓋了新型介電儲能等特色內容，體現(xiàn)了時代性和前沿性。每章內容后面附有習題和最新參考文獻，便于對知識的深入理解和掌握。本書是材料類、能源類、化學化工類等專業(yè)的本科生與研究生教材，也可供相關領域技術人員參考。

作者簡介

　　劉曉燕，工學博士，教授。日本筑波大學材料工程學碩士，日本九州大學材料工程學博士。曾任日本國立物質材料研究所（NIMS）特別研究員，美國華盛頓大學（UW）Research Scientist。于2013年11月應聘回國，擔任重慶科技學院教授，納微復合材料與器件重慶市重點實驗室新能源材料與器件平臺負責人。研究方向為鐵電材料及納米功能材料。近年來，主持美國華盛頓大學GAP Fund 1項，主持國家基金委面上項目1項，主持深圳市科創(chuàng)委基礎研究項目1項，主研日本文部省重大項目2項，主研日美科研合作項目2項；以第*一作者/通訊作者在ACS Applied Materials & Interfaces， Nanoscale， Journal of Power Sources等期刊發(fā)表SCI論文50余篇；應邀在國際/國內學術會議做主題報告和邀請報告25 余次，獲國際學術會議蕞*佳墻報獎3次（指導碩士生獲獎1次），以排名第*一獲重慶產學研科技成果創(chuàng)新獎一等獎1項；以第*一發(fā)明人獲日本授權發(fā)明專利2項（已在日本實現(xiàn)產業(yè)化），美國授權發(fā)明專利2項，中國授權發(fā)明專利3項。2012年獲批美國杰出人才計劃（EB-1A-Extraordinary Ability），2014年入選巴渝海外引智計劃專家、重慶市高層次人才。主要學術和社會兼職包括：中科院深圳先進技術研究院客座研究員，河北工業(yè)大學客座教授，重慶大學博士生導師，碩士/博士論文評審專家，中國硅酸鹽學會微納技術分會第*一屆理事會理事，先進功能材料與原子力顯微技術系列國際學術會議組委會委員，Advanced Materials， Advanced Functional Materials， Nano Letters， Small， Applied Physics Letters等10余種SCI期刊論文長期審稿人。

圖書目錄

第1章緒論 001
1.1 常規(guī)能源 001
1.2 新能源 002
1.3 先進能源技術 003
1.3.1 太陽能 003
1.3.2 氫能 004
1.3.3 燃料電池 006
1.3.4 生物質能 008
1.3.5 化學電源 009
1.3.6 介電儲能 012
習題 013
參考文獻 013
　
第2章太陽能電池材料與器件 015
2.1 概述 015
2.1.1 太陽能 015
2.1.2 太陽能電池的發(fā)展與展望 016
2.2 太陽能電池中的光電轉換機制轉換機制 017
2.3 太陽能電池的分類 018
2.4 p型晶硅太陽能電池 018
2.4.1 多晶硅太陽能電池 019
2.4.2 單晶硅太陽能電池 022
2.5 n型晶硅太陽能電池 024
2.5.1 HJT太陽能電池 025
2.5.2 TOPCon太陽能電池 027
2.6 背接觸太陽能電池 029
2.6.1 金屬纏繞穿透技術（MWT）太陽能電池 029
2.6.2 IBC太陽能電池 029
2.6.3 HBC太陽能電池 030
2.6.4 TBC太陽能電池 031
2.7 多元化合物太陽能電池 032
2.7.1 GaAs薄膜太陽能電池 033
2.7.2 CdTe薄膜太陽能電池 033
2.7.3 CIGS薄膜太陽能電池 035
2.8 鈣鈦礦太陽能電池 037
2.8.1 鈣鈦礦太陽能電池簡介 037
2.8.2 單結鈣鈦礦太陽能電池 039
2.8.3 疊層電池 039
習題 041
參考文獻 041
　
第3章氫能材料與技術 045
3.1 概述 045
3.1.1 氫的性質 045
3.1.2 氫的發(fā)展簡史 047
3.1.3 氫的展望 049
3.2 氫的制備方法 050
3.2.1 化石燃料制氫 050
3.2.2 生物質制氫 054
3.2.3 太陽能制氫 056
3.2.4 電解水制氫 064
3.3 氫的純化 069
3.3.1 金屬氫化物法 070
3.3.2 吸附法 072
3.4 氫的存儲 073
3.4.1 金屬儲氫材料 074
3.4.2 無機化合物儲氫材料 075
3.4.3 有機液體儲氫材料 076
3.4.4 碳質儲氫材料 076
3.5 氫的應用 077
習題 077
參考文獻 078
　
第4章燃料電池材料與器件 082
4.1 概述 082
4.1.1 燃料電池的概念 082
4.1.2 燃料電池的發(fā)展 084
4.1.3 燃料電池的組成 085
4.1.4 燃料電池的基本原理 087
4.1.5 燃料電池的性能參數(shù) 088
4.2 燃料電池的分類 090
4.2.1 堿性燃料電池 090
4.2.2 磷酸燃料電池 091
4.2.3 熔融碳酸鹽燃料電池 091
4.2.4 固體氧化物燃料電池 092
4.2.5 質子交換膜燃料電池 093
4.3 質子交換膜燃料電池 094
4.3.1 工作原理 094
4.3.2 電催化劑 099
4.3.3 催化劑載體 104
4.3.4 質子交換膜 112
4.4 燃料電池的應用 115
4.4.1 固定電源 116
4.4.2 交通動力 116
4.4.3 便攜式電源 117
習題 117
參考文獻 118
　
第5章生物質能材料與技術 123
5.1 概述 123
5.1.1 生物質 123
5.1.2 生物質能 124
5.1.3 生物質能利用技術 125
5.2 生物質發(fā)電 127
5.2.1 生物質直接燃燒發(fā)電 127
5.2.2 生物質氣化發(fā)電 127
5.2.3 沼氣發(fā)電 128
5.3 生物燃料乙醇 128
5.3.1 生物燃料乙醇的制備原理 129
5.3.2 生物燃料乙醇的制備工藝 130
5.3.3 糖類原料制備生物燃料乙醇 131
5.3.4 淀粉類原料制備生物燃料乙醇 131
5.3.5 纖維素類原料制備生物燃料乙醇 131
5.4 生物柴油 133
5.4.1 生物柴油的制備原理 134
5.4.2 生物柴油的制備工藝 135
5.5 生物質制氫 136
5.5.1 生物質制氫原理 136
5.5.2 生物質制氫工藝 137
習題 140
參考文獻 140
　　
第6章新型二次電池材料與器件 141
6.1 概述 141
6.2 鋰離子電池 141
6.2.1 鋰離子電池正電極材料 142
6.2.2 鋰離子電池負極材料 147
6.2.3 鋰離子電池電解質 150
6.2.4 鋰離子電池隔膜 154
6.3 水基鋰離子電池 157
6.3.1 第一代水基鋰離子電池 157
6.3.2 第二代水基鋰離子電池 159
6.3.3 第三代水基鋰離子電池 159
6.3.4 鹽包水可充電鋰電池 159
6.4 鋰硫電池 160
6.4.1 鋰硫電池原理 160
6.4.2 硫正電極 161
6.4.3 鋰硫電池電解液 161
6.5 鋰空氣電池 162
6.6 鈉離子電池 163
6.6.1 鈉離子電池正極材料 164
6.6.2 鈉離子電池負極材料 165
6.6.3 鈉離子電池電解質 165
習題 167
參考文獻 167
　　
第7章新型介電儲能材料與器件 171
7.1 概述 171
7.1.1 介電儲能概念 172
7.1.2 介電儲能的基本原理 176
7.1.3 介電儲能器件 177
7.2 介電儲能材料 178
7.2.1 非鐵電儲能材料 178
7.2.2 鐵電儲能材料 179
7.2.3 弛豫鐵電儲能材料 180
7.2.4 反鐵電儲能材料 180
7.2.5 鐵電儲能復合材料 181
7.3 介電儲能材料性能參數(shù) 184
7.3.1 介電性能 184
7.3.2 擊穿場強 184
習題 186
參考文獻 186