屈治国，西安交通大学教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者、长江学者奖励计划青年学者、万人计划青年拔尖人才、陕西省青年科技新星等人才计划支持，荣获陕西省科学技术自然科学一等奖（2020年，排名第1）、国家科技进步奖创新团队（2017年，排名第6）、国家科技进步二等奖（2015年，排名第2）、国家技术发明二等奖（2009，排名第3）、吴仲华优秀青年学者奖、全国百篇优秀博士论文、陕西省青年科技奖、霍英东青年教师奖等奖励。现任陕西省氢燃料电池性能提升协同创新中心主任、西安市数据中心节能与低碳技术重点实验室主任、美国机械工程师协会（ASME）K18委员会副主席、内燃机学会燃料电池发动机分会副主任委员。多年来，以高效传热与节能技术、氢能技术以及微纳能量转换为主要研究方向。主持国家重点研发计划燃料电池项目（首席科学家）、973项目课题、国家自然科学基金重点项目（联合主持）、国防973子专题、国防重大专项基础研究课题、海军装备预研项目、国家自然科学基金等纵向课题30余项。已发表学术论文305篇，包括SCI英文国际期刊论文191篇；出版英文专著3章节；发明专利授权54项；参与制定国家标准1项。

氢燃料电池多物理过程建模与仿真

以氢气为燃料的质子交换膜燃料电池在交通运输、分布式能源等领域具有巨大应用潜力，其内能量转换和热质传输现象是一个典型的多尺度、多相流、多维度的电化学与热物理耦合过程。本书首先介绍了质子交换膜燃料电池基本原理和相关的热力学与电化学基础知识；其次系统介绍了燃料电池涉及的膜电极、单电池、电堆和系统多个尺度层面的“气-水-热-电”输运过程的模拟仿真方法，并对膜电极衰减过程建模仿真方法进行了探讨；最后给出了一种电热氢联供系统的建模仿真方法。

本书适合从事质子交换膜燃料电池热质传输过程建模仿真技术研究、产品开发等相关学者和工程设计人员阅读使用，还可作为高年级本科生和研究生课程参考教材，供能源动力、储能、化工等相关学科的教师和学生使用。

氢能及质子交换膜燃料电池动力系统

我国车用燃料电池经过二十多年的发展，性能有了长足的进展，已经可以满足交通工具用动力系统的大部分性能需求，但围绕进一步提高燃料电池性能、延长寿命和降低成本的研究仍然任重而道远。本书系统介绍了氢能及燃料电池动力系统基础知识，从能量转换角度完整介绍了燃料电池汽车的动力系统各个环节能量转换和变换的基本原理，提出了燃料电池汽车动力系统中电化学复合电源这一重要概念，介绍了电化学电源的原理、质子交换膜燃料电池和锂离子电池的结构，深入介绍了基于机理的电化学电源建模的方法、氢电复合及多模块复合的电源设计技术、复合电源状态估计及管控技术等。在车用燃料电池技术和产业发展的牵引下和可再生能源发电技术的推动下，氢能的重要性日益凸显，本书介绍了支撑燃料电池汽车所需的氢能的制备、存储、运输、加注等关键技术的发展现状、存在的重大挑战等。最后，对基于可再生能源发电制氢及氢电二元网络的构建做出了展望，并提出了基于绿氢和绿电的零碳交通能源系统的构思。

本书适合从事燃料电池技术、锂离子电池技术、氢能技术及新能源汽车动力系统研究和开发的科研人员和工程师学习参考，也可作为高等院校汽车相关专业师生的参考用书。

固体氧化物燃料电池动力系统技术

本书针对SOFC及其动力系统，介绍了高温电化学动力发电领域的相关基础知识、关键技术与前沿方向。具体来说，本书首先介绍了面向动态负荷的SOFC电池及电堆技术，如金属支撑SOFC、管式SOFC、微管式SOFC（第2～4章主要内容）；随后探讨了面向性能及寿命提升的SOFC多物理场管控与检测诊断技术（第5章主要内容）；最后阐述了面向系统集成的燃料处理、集成控制、应用技术等（第6、8、9章主要内容），此外，本书还以航空动力领域为例阐述了SOFC在典型动力系统中的应用（第7章主要内容）。
本书主要面向高等院校、研究机构以及相关企业从事固体氧化物燃料电池研究与应用工作的读者。本书既可以作为能源动力相关专业的研究生教材，也可作为固体氧化物燃料电池动力系统研发的参考书籍。

质子交换膜燃料电池堆

本书是围绕我国“碳中和”发展目标和 《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》发展愿景，为构建“碳中和”交通体系而编写的“碳中和交通出版工程·氢能燃料电池动力系统系列”之一。
质子交换膜燃料电池堆（简称电堆）是氢能载运工具及热电联供动力系统的核心器件。近年来，汽车用燃料电池相关基础理论和共性技术发展得很快，质子交换膜燃料电池堆步入了商业化前期轨道。本书首先介绍了电堆概述、电堆的工作原理与指标，其次介绍了电堆的性能设计、电堆的使用特性与系统匹配、电堆的寿命与可靠性保障、电堆典型故障成因及纠正预防措施、电堆的制造工艺与质量监测等相关基础共性技术，最后提出了电堆材料的进阶需求，列举了电堆的概念设计流程。本书融合了电堆理论知识和作者十余年的工程实践经验，极具现实指导意义。
本书可供高等院校师生、制造业企业和研究机构的工程技术研究人员及对电堆制造感兴趣的读者阅读。

质子交换膜燃料电池系统及其控制

本书是围绕我国碳中和发展目标和《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》发展愿景，为构建碳中和交通体系而编写的“碳中和交通出版工程·氢能燃料电池动力系统系列”之一。

燃料电池系统是一个复杂的电-气-热耦合系统，对燃料电池系统有效控制是提高其工作效率和可靠性、延长其使用寿命的关键之一。本书基于燃料电池系统的工作原理，阐述了燃料电池系统集成与控制中的关键技术问题；详细介绍了燃料电池系统集成设计与匹配，并进一步研究了燃料电池系统的关键子系统与部件特性；在此基础上，系统地研究了燃料电池进气子系统控制技术、热管理子系统控制技术、低温冷启动优化控制技术与燃料电池系统状态识别及老化预测技术，并给出了燃料电池控制系统的软硬件设计方法；最后对下一代燃料电池控制系统技术的发展趋势进行了展望。

本书适合燃料电池汽车及燃料电池系统相关的研发人员、管理人员，以及相关专业的老师和学生阅读参考。

对提升人际关系能力的四大建议

觉察到自己身上低版本、低效能的模式却不去努力改变，最后甩锅给禀性难移才是最大的错。无论是我自己的修身实践还是教学实践，都给了我足够的支撑，让我相信禀性难移是一种限制性信念。禀性难移是因为你不想移，也不会移。所以，要想提升人际关系能力首先要发自内心地相信人是可以通过刻意练习改变禀性的。其次要用正确的方法、创造有利的条件进行有意识的练习。为此，我给大家提四条建议。
? 所遇皆资源，所见皆机缘
要相信，你今生遇到的所有人，都不是“冲你”来的，人各安其身、各忙其事，没有人会存心跟你过不去。你与谁起冲突、过不去，都会照出你身上的问题。一场冲突中，哪怕你认为 99% 的错都在对方身上，那你身上还有 1% 的问题值得反思。从某种意义上讲，你遇到 的每个人都是你修身的陪练，都在有意无意地帮你修炼更好的自己。
问题是你常常不把对方当成陪练，放纵自己的熊脾气，一时逞强却耽误了一生的持续成长。对善于持续成长的人而言，所遇皆资源，所见皆机缘。不仅不会轻易放过每一份经验，而且会珍惜出现在生命中的每一个陪练。
一次我跟好友喝茶论道，他的一位学生作陪。我们俩天马行空、谈天说地，他的学生却显得愁眉不展、郁郁寡欢。只要我们聊天中有一个停顿的机会，他的学生就迫不及待要问：“老师，你看我这婚姻还有救吗？我平时在外面一飘十天半个月不回家，特别想女儿。可是一回家，家里的气氛就让我窒息，在家半天都待不住，就又想出去。你看我这婚姻还有救吗？”他跟祥林嫂一样，打断了我们好几次，就只知道一个劲儿地问：“你看我的婚姻还有救吗？”我的朋友可能被问得有点烦了，就深吸一口气说，“我就给你讲个寓言故事吧。”
话说人生就是要不断成长，每个人来这个世界上都带着修炼的功课。最难修炼的功课是什么呢？是嗔。就是嗔恨的意思，怨恨、嫉妒、责怪等都属于嗔。话说有个人完成了一世的修炼，他一生做好人，修炼得很有成绩。各方面都有显著提高，唯独这个嗔的功课提高不大。 所以还要再次修炼，但想要修炼嗔必须得有个陪练，为了修炼好嗔，得在朋友圈里找一个好友给他当陪练。于是他就在自己的朋友圈里征集陪练：“各位好友，谁愿意陪我走一趟互为彼此的陪练？”一再邀请，却没人搭理他，这让他很尴尬，嗔心也起来了，暗忖：这些好友怎么都这么不够意思。就在他很难收场的尴尬时候，他之前最好最好的朋友开腔了：“实在找不到人的话，还是我再陪你跑一趟吧。谁让我们是好朋友呢？”其人闻言欢呼雀跃，脸上流露出掩饰不住的高兴。就在他欢呼雀跃的时候，蓦然回首，却发现他的朋友在向隅而泣，泪流满面。他就不解地问：“彼此相伴陪练，这么高兴的事情，你怎么反倒哭了呢？”他朋友说：“陪你走一趟我倒是毫无怨言，但我最大的担心是你会忘了我们是陪练的约定，到了人间，你把一切冲突就当了真，真嗔恨上我了。”
我的朋友讲到这里，微微一笑抛出一个金句：“所有今生跟你过不去的，都是你上辈子最好的朋友，都是你的陪练，请珍惜你身边的每一个人。”我当时就有醍醐灌顶的感觉。我认为，这个故事可以成为人际冲突爆发前的救命丹药。在你实在控制不住即将发飙的时候，只要大脑里能够闪出这个故事，定会起到灭火的作用。所有走进你生命中的人都是你的陪练，都应该视为修身的贵人。
你修身的方向就在你优势的阴影里。优势越明显，阴影越大，该优势下面掩盖的盲点越多。同时，你讨厌的人身上藏着你稀缺的某种特质。你的讨厌有可能是包装起来的嫉妒，自己做不到反把人家贬得一文不值。如果你发自内心地把所遇之人都当成资源，把所遇之事都 当作悟道的机缘，一切都会变得不一样。
? 烦恼化智慧，智慧化烦恼
其实，所有烦恼都是化作智慧的原料，智慧是化解烦恼的解药。有很多人对烦恼以及受过的创伤持有回避态度，将伤疤尘封，讳莫如深，反倒错失了修身的契机。那些能够在挫折和批判中学习的人，才是真正的高手！在人际关系中遇到的烦恼都可以当作修身的素材，你 越愿意打开内心，越愿意直面创伤，就越容易把烦恼转化为智慧。因为烦恼和智慧的差异常在一念之间，障碍是暂时不同频的资源。一旦把烦恼转化成智慧之后，你就积累了一笔心理资本，以后遇到类似的事都能够轻松化解。没有个人的好恶就没有烦恼智慧之分 , 烦恼原本是我们的意识建构出来的，客观讲一切存在没有好坏，都是真实存在。
只有发自内心地接纳了真实存在，才能释放原本用于和烦恼纠缠的那一份能量，从而心生智慧，用智慧去化解烦恼。接纳了烦恼，视烦恼为存在，才有机会换一个角度重新审视烦恼，生出智慧，并用智慧化解烦恼。烦恼可以转化为智慧，反过来智慧可以化解烦恼。我们要坚信：不能把创伤转化为滋养说明反思不够深刻，不能把挫折转化为智慧说明复盘还不够彻底。
尽管我们遇到的人是千人千面，但仔细推敲后也无非是若干大类而已。跟一个人能够相处好，你就能跟某一类人相处好。一定要敢于面对各种各样的人际烦恼，跟任何人相处，都不要只看自己“受到”了什么，而要关注自己学到了什么。把一切“受到的”转化成“学到的”，即便受到伤害，也能将伤害转化为与人相处的智慧。如果一个人总在琢磨把人际关系中遇到的烦恼转化为与人相处的智慧，就等于持续升级自己为人处事的软件。软件升级后，再看当初的烦恼就会觉得简直太不值一提了。
? 自省不自责，自信不自大
我的训练营中还有的学员越学越觉得以前的自己太幼稚，犯了很多低级错误，反而陷入深深的自责中！我以为，自省非常必要，自责则大可不必。只有完全接纳过去自己的不完美，才有足够的能量修炼成更好的自己。与其在自责中暗耗能量，不如立足当下，努力让自己变得更好。有的父母学习完关系课程后为其以前野蛮粗暴的管教方式而自责，我就宽慰他们说：“谁也不可能修炼成圣人再要孩子，而客观上孩子的成长也需要面对这些野蛮粗暴，这些野蛮粗暴也是孩子修身的素材。”
换个角度看，与任何人相处其实都是和自己相处，经常自责的人也会责备别人。孔子能做到温良恭俭让，首先是因为他不跟自己“死磕”，能乐天安命。我经常说：“完美主义者能成为好员工，却很难成为好领导。”因为他会无意识地把自己的高标准、严要求强加给下属，甚至会对下属非常苛刻。接纳是改变的开始，只有真正接纳了自己的不完美，你才能腾出手来从容自在地奔向完美。
除了自责，另一种不好的倾向则是自大，有的学员学完关系课程后觉得自己能力变强了，套用所学内容对身边的亲友指手画脚。亲友不接受，他反倒被气得不行。大家似乎都会经历这样一个阶段，就是误以为自己开悟了，能拯救世界。刚刚从自责的困境中解脱，却又陷入想拯救世界的自大的牢笼。学了点知识就觉得自己自命不凡，表现得狂妄自大。中国古代崇尚修齐治平的次第，改变世界要先从改变自己做起。关系就是帮助你成为更好的自己，不要妄图改变周围的人。
妄图改变别人的人往往忽视了一点：自己恰是别人的环境。一个三口之家，你占对方环境的 50%。二人世界，你甚至是对方环境的 100%。 改变别人的最佳方式是自己悄然改变，对方就会因为默默适应你、想模仿你而主动改变。
? 用心不上心，努力不费力
最后，修身是一辈子的事。所以要用心修炼，但不可以过于劳心。 老子说：“飘风不终朝，骤雨不终日。”狂风暴雨都不可能持续，而修身更是需要日拱一卒的功夫，需要每天进步 1% 的持续精神。要适当努力，却不能太过费劲儿。太费劲儿会很容易把人带入惶恐区。努力意味着用一股能量去征服另一股能量，本身就是能量的消耗行为。善于持续成长的人总会十年如一日地恰到好处地走出舒适区，却不让自己处在惶恐区。
我见过太多看上去悟性很高的学员聪明反被聪明误的例子了。他们一听就懂、一看就会，最容易自以为是，把没搞明白的细节自行脑补一下就觉得自己懂了，最终的结果必然是眼高手低。遇到真实挑战、面对真实问题的时候，这些人反倒会变得捉襟见肘。因为如果不亲自 动手实践，很多细节是无法领悟的。所以越聪明的人似乎越容易和高能智慧擦肩而过。而恰恰是那些不太聪明的却有些“愚公精神”的人，愿意踏踏实实去践行、去应用，往往能拥有智慧。《论语》里说：“子路有闻，未之能行，唯恐有闻。”子路每每学到一点知识，如果自己还做不到，就唯恐别人再告诉他新的知识。看来子路深谙学习的本质，那就是要努力做到知行合一。再聪明的人也要下笨功夫，否则知见没法转化成能力。

氢燃料电池多物理过程建模与仿真

丛书序

序

前言

第1章　绪论001

1.1　发展燃料电池的重大需求002

1.1.1　氢能在可再生能源体系中的重要作用002

1.1.2　燃料电池的发展历程003

1.2　质子交换膜燃料电池的优势及应用005

1.2.1　交通运输领域006

1.2.2　分布式能源006

1.3　质子交换膜燃料电池工作原理007

1.4　质子交换膜燃料电池基本结构009

1.4.1　单电池基本结构009

1.4.2　电堆基本结构011

1.4.3　系统基本结构014

1.5　质子交换膜燃料电池关键问题及挑战016

1.5.1　高功率密度016

1.5.2　高耐久性017

1.5.3　面向商业化应用的低成本017

1.6　质子交换膜燃料电池多物理过程建模与仿真017

参考文献020

第2章　燃料电池热力学及电化学理论022

2.1　热力学理论023

2.1.1　反应热026

2.1.2　理论电功026

2.1.3　可逆电压027

2.1.4　理论效率028

2.1.5　能斯特方程029

2.2　电池电压损失与实际输出电压032

2.3　电化学理论034

2.3.1　反应动力学和反应速率034

2.3.2　巴特勒-福尔默方程035

2.3.3　塔费尔方程037

参考文献038

氢能及质子交换膜燃料电池动力系统

丛书序

序（一）

序（二）

前 言

第1章　燃料电池汽车及其能量转换

1.1　燃料电池汽车002

1.1.1　车辆电动化路径002

1.1.2　燃料电池及燃料电池汽车的发展历程003

1.1.3　燃料电池汽车动力系统012

1.2　燃料电池汽车动力系统中的电能来源014

1.2.1　燃料电池的原理及其能量转换014

1.2.2　燃料电池发电系统015

1.3　燃料电池汽车动力系统中的电能存储018

1.3.1　锂离子电池原理及其能量存储018

1.3.2　锂离子电池储能系统022

1.4　燃料电池汽车动力系统中的电能复合023

1.4.1　电流变换的基本原理023

1.4.2　电化学电源的复合024

1.4.3　电化学电源的管控026

1.5　燃料电池汽车动力系统中的机电能量转换027

1.5.1　电机中的电磁能量转换027

1.5.2　交流电机的矢量控制031

1.5.3　电流逆变及其调制033

1.5.4　电机与电驱动集成035

1.6　氢能与交通能源的零碳化038

1.6.1　交通零碳化的需求及其路径038

1.6.2　氢能的概念及其特点039

1.6.3　燃料电池汽车动力系统和能源供给系统的同构性041

1.6.4　绿氢和燃料电池推动交通零碳化042

第2章　燃料电池汽车电化学电源原理及建模

2.1　电化学电源基本原理045

2.1.1　热力学基础与电压的产生045

2.1.2　电化学基础与极化051

2.1.3　电压损耗机理与电池内阻056

2.1.4　电化学电源的电极与电极过程061

2.2　燃料电池机理模型063

2.2.1　燃料电池内部的物质守恒模型065

2.2.2　燃料电池的电中性电荷守恒074

2.2.3　燃料电池的电极过程074

2.3　锂离子电池机理模型076

固体氧化物燃料电池动力系统技术

丛书编委会
丛书序
序
前?言
第1章　绪论001
1.1　SOFC工作原理002
1.2　SOFC应用领域与发展现状004
1.3　SOFC动力系统挑战005
参考文献006
第2章　金属支撑SOFC007
2.1　概述008
2.1.1　结构及技术特点008
2.1.2　技术现状009
2.2　金属材料及其防护技术013
2.2.1　支撑体材料013
2.2.2　支撑体加工方法017
2.2.3　连接体021
2.3　电解质制备方法025
2.3.1　低温烧结制备技术026
2.3.2　涂层制备技术030
2.4　电堆集成及应用048

2.4.1　典型金属支撑电堆集成关键技术048
2.4.2　电堆集成现状052
参考文献056
第3章　管式SOFC063
3.1　发展概况065
3.2　管式SOFC材料与制备工艺066
3.2.1　阴极支撑管式SOFC066
3.2.2　阳极支撑管式SOFC069
3.3　管式SOFC组堆与系统集成技术075
3.3.1　组堆技术075
3.3.2　系统集成技术079
3.4　稳/动态特性084
3.4.1　管式SOFC单元参数分布特性 084
3.4.2　管式SOFC发电特征 086
3.4.3　管式SOFC发电系统稳/动态特性 089
3.5　动力系统中的典型应用091
参考文献092

质子交换膜燃料电池堆

丛书序
前?言
第1章 　概述
1.1　质子交换膜燃料电池简史006
1.2　我国PEMFC发展简史008
1.3　PEMFC分类010
1.3.1　不同方式的分类010
1.3.2　典型的应用系统架构013
1.4　PEMFC的电堆结构018
1.4.1　电堆模块018
1.4.2　供气分配机构021
1.4.3　电堆紧固结构024
1.4.4　电堆绝缘结构026
1.4.5　电堆密封结构027
1.4.6　单电池027
参考文献　028
第2章　电堆的工作原理与指标
2.1　电极过程032
2.1.1　电极过程热力学035
2.1.2　电极过程动力学038

2.1.3　极化过程及伏安曲线041
2.2　水热管理043
2.2.1　水与热的生成043
2.2.2　水的气液两相048
2.2.3　水热状态与离子电导049
2.3　导电与导热051
2.3.1　电子传输与内电阻051
2.3.2　热量传导与内部温度052
2.4　物质传递过程059
2.4.1　反应与吸附059
2.4.2　水在膜中的输运060
2.4.3　跨尺度扩散063
2.4.4　液态水的排除064
2.5　流体分布特性065
2.5.1　二维流场分布066
2.5.2　三维流场分布071
2.5.3　非线性分布074
参考文献　075

质子交换膜燃料电池系统及其控制

丛书序

本书序

前 言

第1章　燃料电池系统原理及控制001

1.1　背景002

1.2　燃料电池003

1.2.1　燃料电池类型003

1.2.2　燃料电池结构及基本工作原理004

1.3　燃料电池系统006

1.4　燃料电池系统控制008

1.4.1　空气供给子系统控制009

1.4.2　氢气供给子系统控制010

1.4.3　热管理子系统控制011

1.4.4　低温冷启动控制012

1.5　本章小结013

第2章 　质子交换膜燃料电池特性014

2.1　燃料电池特性的常用电化学表征方法015

2.2　燃料电池稳态特性017

2.2.1　试验对象017

2.2.2　稳态试验结果019

2.3　燃料电池动态特性022

2.4　燃料电池阻抗特性027

2.4.1　电化学阻抗定义027

2.4.2　电化学阻抗谱解析030

2.4.3　基于电化学阻抗谱的动力学分析033

2.4.4　动力学损失敏感性分析043

2.5　燃料电池冷启动过程特性045

2.5.1　试验环境和流程046

2.5.2　单体电池恒温冷启动过程特性048

2.5.3　电堆升温冷启动过程特性052

2.6　燃料电池单体面内异质性特性056

2.6.1　面内异质性特征057

2.6.2　面内异质性试验058

2.6.3　面内异质性分析059

2.7　燃料电池堆单体间不一致特性066

2.7.1　燃料电池堆单体不一致性试验066

2.7.2　燃料电池堆单体不一致性表现规律068

2.7.3　燃料电池堆单体不一致性分析069

2.8　本章小结073