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出版者:化学工业出版社

作者:史惠祥

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2000-1-1

价格:40.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502526849

丛书系列:

图书标签:

• 水处理
• 设备
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• 工程技术
• 手册
• 操作维护
• 技术参考

科技前沿：下一代能源存储与转化系统 图书简介 本书深入探讨了当前及未来能源领域最引人注目的两大核心议题：高效能储能技术和革命性的能源转化路径。我们正处于能源结构转型的关键时期，对稳定、可靠、清洁能源的需求空前高涨，这催生了一系列前沿科技的突破。本书旨在为工程师、研究人员、政策制定者以及对未来能源格局感兴趣的读者，提供一个全面、深入且具有前瞻性的技术蓝图。 第一部分：突破性的储能技术 现代电网的韧性与可再生能源（如太阳能和风能）的大规模并网，高度依赖于先进的储能系统。本书首先剖析了当前主流储能技术的性能瓶颈与创新方向，随后将重点聚焦于下一代、超越传统锂离子电池范畴的尖端技术。 1. 固态电池与无锂离子体系的深度解析 虽然锂离子电池在便携式电子设备和早期电动汽车中占据主导地位，但其固有的安全隐患、资源限制和能量密度瓶颈已成为规模化应用的桎梏。本书详尽分析了固态电解质（包括聚合物、氧化物和硫化物基材料）的设计原理、界面阻抗控制技术，以及如何实现高功率输出和长循环寿命。 更重要的是，我们开辟了关于钠离子电池、钾离子电池和锌基电池的专门章节。这些替代体系的优势在于原料的地球储量丰富、成本潜力低。书中详细论述了这些体系在材料选择（如钠离子电池中的层状氧化物和普鲁士蓝类似物）、电极工程以及界面化学稳定化方面的最新研究成果，评估了它们在电网级储能和特定交通运输领域的商业化前景。 2. 机械能与热能的先进存储方案 储能不仅仅局限于化学能。本书对利用物理原理实现大规模、长周期储能的技术进行了严谨的梳理和评估。 先进压缩空气储能（A-CAES）与重力储能： 重点介绍了绝热压缩空气储能（A-CAES）系统如何通过热能回收显著提高效率，并对比了新型塔式重力储能（如利用块体材料提升和下降）的工程挑战与地域适应性。 高密度热能存储（TES）： 详细阐述了使用相变材料（PCM）和热化学材料（如金属水合物）在极高温度（超过500°C）下进行热能存储的技术细节。这对于耦合集中式太阳能热发电（CSP）和工业余热回收至关重要。书中包含对这些材料热物理性能的精确建模和热交换器设计的深入分析。 3. 氢能作为终极载体：电解与燃料电池的集成优化 氢能被视为实现深度脱碳的关键桥梁。本书的核心内容之一是先进的制氢技术。我们不仅覆盖了碱性电解槽（AEC）和质子交换膜电解槽（PEMEC）的最新效率提升，还重点探讨了高温固体氧化物电解槽（SOEC），分析了其在利用工业废热或核能进行高效制氢的潜力。 在储氢和用氢方面，书籍详细分析了高压气态储氢的材料兼容性、液态储氢的能耗优化，以及有机液体储氢（LOHC）的循环稳定性。同时，我们对新一代燃料电池（如中温固体氧化物燃料电池，SOFC）的催化剂退化机制和系统集成进行了详尽论述。 第二部分：变革性的能源转化路径 本部分聚焦于如何更高效、更清洁地将自然界的能量源转化为可用的电力和燃料，特别关注非化石燃料路线的突破。 1. 高效光伏材料与系统集成 传统的晶体硅光伏技术已接近其理论效率极限。本书将焦点引向第三代光伏技术。 钙钛矿太阳能电池（PSC）： 深入剖析了钙钛矿材料的晶体结构控制、缺陷钝化策略，以及解决长期稳定性和湿度敏感性的关键技术。书中详细介绍了串联电池结构（如硅/钙钛矿叠层电池）如何突破单结电池的肖克利-奎伊瑟极限，实现超过30%的实验室效率。 量子点和多结电池： 分析了利用量子限制效应提高光谱吸收率的前景，并讨论了砷化镓（GaAs）等III-V族材料在空间应用和聚光光伏（CPV）系统中的优化路径。 2. 人工光合作用与碳捕集转化（CCU） 本书探讨了模仿自然界光合作用，利用太阳能直接将二氧化碳和水转化为高价值化学品（如甲醇、乙醇或合成燃料）的前沿研究。书中详细介绍了用于光催化或电催化CO2还原的分子催化剂和异质结半导体材料的设计原则。我们评估了这些技术在实现“碳中和”愿景中的路线图和当前面临的规模化瓶颈。 3. 先进核能：聚变与快堆技术 面对全球对零碳基荷电力的迫切需求，本书对下一代核能技术进行了客观分析。 核聚变能的工程挑战： 涵盖了托卡马克装置（如ITER）中等离子体约束、超导磁体技术、以及面向商业化反应堆的材料辐照损伤和氚循环系统的最新进展。 先进裂变系统： 重点介绍了第四代核反应堆的概念，尤其是钠冷快堆（SFR）和熔盐堆（MSR）。书中分析了这些反应堆在燃料闭式循环、固有安全性以及减少长期放射性废物方面的优势。 结论：系统集成与智慧能源网络 全书最后一部分强调了单一技术的突破不足以解决能源危机。真正的变革在于系统集成与智能管理。本书探讨了分布式能源资源（DERs）如何通过物联网（IoT）和先进的控制算法（如基于强化学习的预测控制）接入虚拟电厂（VPP）。读者将了解如何利用数字孪生技术模拟和优化复杂的能源系统，以确保电网在高度可再生能源渗透率下的稳定运行，最终描绘出未来智慧、去中心化和高度弹性的能源生态系统的蓝图。 本书内容深度聚焦于材料科学、电化学工程、热力学模拟和系统集成，旨在成为能源转型领域研究与实践工作者的必备参考资料。

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