第1章 氢质子交换膜燃料电池原理及概述
1.1 燃料电池化学热力学
1.1.1 燃料电池发展简介
1.1.2 燃料电池工作原理
1.1.3 反应焓
1.1.4 做功潜能
1.1.5 燃料电池效率
1.1.6 温度效应
1.1.7 压力效应
1.2 电极反应
1.2.1 电极反应动力学
1.2.2 电压损耗
1.2.3 燃料电池的电势分布
1.2.4 极化曲线
1.3 燃料电池电解质
1.4 催化层
1.5 多孔扩散层
1.6 双极板
1.6.1 双极板的功能及特征
1.6.2 双极板材料的分类
1.6.3 双极板的制备
1.7 燃料电池水热管理
参考文献
第2章 膜电极设计
2.1 膜电极简介
2.2 传统膜电极的制备
2.2.1 转印法
2.2.2 喷涂法
2.2.3 电化学沉积法
2.3 膜电极的降解机制
2.3.1 质子交换膜衰减机理
2.3.2 催化层衰减机理
2.3.3 气体扩散层衰减机理
2.4 膜电极的优化设计
2.4.1 催化层优化设计
2.4.2 质子交换膜优化设计
2.4.3 扩散层优化设计
2.4.4 GDL/CL/PEM界面结构优化
2.5 有序化膜电极
2.5.1 载体材料有序化催化层
2.5.2 催化剂有序化膜电极
2.5.3 质子导体有序化膜电极
2.5.4 有序化膜电极发展前景
参考文献
第3章 质子交换膜
3.1 质子交换膜简介
3.2 全氟磺酸质子交换膜
3.2.1 分子结构
3.2.2 分子合成
3.2.3 微观结构和质子传导性能
3.2.4 耐久性
3.3 部分氟化质子交换膜
3.3.1 磺化聚三氟苯乙烯结构
3.3.2 辐射接枝型结构
3.4 非氟化质子交换膜
3.4.1 磺化聚醚醚酮
3.4.2 磺化聚醚砜
3.4.3 磺化聚酰亚胺
3.4.4 磺化聚苯并咪唑
3.5 复合质子交换膜
3.5.1 机械增强型复合质子交换膜
3.5.2 高温型复合质子交换膜
3.6 无机质子交换膜
3.7 质子交换膜的成膜工艺
3.7.1 挤出成型工艺
3.7.2 溶液成型工艺
3.7.3 复合成型工艺
3.8 质子交换膜的性能参数和表征方法
3.8.1 厚度
3.8.2 离子交换容量
3.8.3 质子电导率
3.8.4 氢气渗透率
3.8.5 机械强度
3.8.6 吸水溶胀率
3.8.7 机械稳定性
3.8.8 化学稳定性
3.9 总结与展望
参考文献
第4章 阴极氧气还原反应催化剂研究进展——贵金属催化剂
4.1 研究背景
4.2 低铂氧还原催化剂的理论研究
4.2.1 氧还原过程的机理研究
4.2.2 d带重心理论
4.3 低铂氧还原催化剂的性能评估
4.4 低铂氧还原催化剂的研究进展
4.4.1 零维铂基纳米晶催化剂
4.4.2 铂基核壳结构纳米晶催化剂
4.4.3 铂基空心纳米框架催化剂
4.4.4 一维铂基纳米晶催化剂
4.4.5 铂基有序结构纳米晶催化剂
4.5 总结与展望
参考文献
第5章 阴极氧气还原反应催化剂研究进展——非贵金属催化剂
5.1 研究背景
5.2 氧还原催化剂的理论研究
5.3 非贵金属氧还原催化剂的研究进展
5.3.1 非贵过渡金属氧还原催化剂
5.3.2 非金属催化剂
5.4 非贵金属氧还原催化剂的稳定性问题
5.5 总结与展望
参考文献
第6章 质子交换膜燃料电池多尺度多场耦合过程的建模及仿真
6.1 质子交换膜燃料电池工作原理
6.2 宏观三维两相流全电池数值模型
6.2.1 计算域
6.2.2 守恒方程
6.2.3 边界条件
6.2.4 典型宏观仿真结果
6.3 扩散层孔尺度模拟
6.3.1 扩散层结构重构
6.3.2 扩散层有效输运参数预测
6.3.3 扩散层孔隙尺度两相流动
6.4 催化层孔尺度模拟
6.4.1 催化层结构重构
6.4.2 有效扩散系数
6.4.3 有效质子电导率
6.4.4 反应输运过程及结构优化
6.4.5 催化层孔尺度两相反应输运过程
6.4.6 低Pt传质阻力研究
6.5 总结与展望
参考文献
第7章 其他氢氧燃料电池的原理及关键材料研究进展
7.1 碱性燃料电池
7.1.1 原理及概述
7.1.2 HOR催化剂
7.1.3 ORR催化剂
7.1.4 阴离子交换膜
7.1.5 总结与展望
7.2 磷酸燃料电池
7.2.1 PAFC工作原理
7.2.2 磷酸电解质
7.2.3 PAFC电极和催化剂的发展概况
7.2.4 PAFC的性能和影响因素
7.2.5 PAFC电站技术的发展概况
7.2.6 总结与展望
参考文献
第8章 燃料电池电堆技术
8.1 燃料电池单电池和电堆结构
8.2 燃料电池电堆核心零部件
8.2.1 密封组件
8.2.2 端板与集流体
8.3 电堆组装
8.3.1 组装方式
8.3.2 组装形式
8.3.3 组装工艺流程
8.4 电堆合格条件
8.5 典型的商业化电堆
8.5.1 典型的石墨板和复合板电堆
8.5.2 典型的金属双极板电堆
8.6 电堆术语
参考文献
索引
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