Small Fuel Cells for Portable Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:William Andrew Pub

作者:Knowledge Foundation 编译

出品人:

页数:423

译者:

出版时间:

价格:$ 450.87

装帧:Pap

isbn号码:9781594301254

丛书系列:

图书标签:

• 燃料电池
• 微型燃料电池
• 便携式能源
• 可穿戴设备
• 能源转换
• 电化学
• 绿色能源
• 小型化
• 应用
• 技术

能源存储与转换的前沿探索：超越小型燃料电池的广阔视野 图书名称：先进能源系统设计与优化 作者：[此处应填写作者姓名，例如：Dr. Elias Vance] 出版社：[此处应填写出版社名称，例如：Global Science Press] --- 内容简介：深入解析新一代能源系统的集成、效率与可持续性 本书《先进能源系统设计与优化》旨在为能源工程、电气工程、材料科学及相关领域的专业人士、研究人员和高级学生提供一个全面的、跨学科的视角，聚焦于下一代能源系统的设计、建模、控制与实际应用。我们着重探讨那些在当前依赖小型燃料电池技术之外，能够提供更高能量密度、更长循环寿命、更佳环境适应性及更低系统成本的创新性解决方案。 本书摒弃了对单一技术（如微型化化学电源）的局限性关注，转而构建了一个宏观的、以系统为中心的集成框架。核心内容围绕高容量储能技术、下一代转换机制、智能电网集成以及生命周期可持续性评估展开。 第一部分：突破性的储能介质与架构 本部分详尽分析了超越传统化学能转化的固态、液态及混合储能技术。 第一章：固态电池与下一代锂离子技术的前沿挑战 本章深入探讨了全固态电池（All-Solid-State Batteries, ASSBs）的界面阻抗问题、电解质的离子电导率优化，以及高镍正极材料的结构稳定性。重点讨论了聚合物、硫化物和氧化物电解质在实际应用中的性能权衡。此外，还涵盖了硅基负极与锂金属负极的体积膨胀控制策略，旨在实现能量密度超过 500 Wh/kg 的目标。 第二章：超级电容器与混合储能系统的动态管理 本章关注高功率密度储能介质——超级电容器（Supercapacitors）。详细阐述了双电层电容器（EDLCs）和赝电容器（Pseudocapacitors）的微观结构设计，特别是氮化碳材料和金属氧化物在提高比电容方面的应用。更重要的是，我们探讨了如何通过先进的电力电子接口（如多电平变换器），将高功率超级电容器与高能量密度的电池系统无缝集成，形成混合储能系统（Hybrid Energy Storage Systems, HESS），以实现最优的功率分配和寿命延长。 第三章：热化学储能与高密度热力学系统 区别于电化学方法，本章聚焦于利用相变材料（Phase Change Materials, PCMs）和先进吸附式/吸收式热泵系统进行热能的高效存储和释放。详细分析了微米级封装技术如何稳定 PCMs 的循环性能，并讨论了在工业余热回收和区域供暖/制冷中的应用潜力。本章还探讨了金属氢化物（Metal Hydrides）作为氢能安全存储介质，但在高压和温度管理上的工程解决方案。 第二部分：高效能量转换与电力电子集成 本部分将重点放在如何高效、可靠地将存储的能量转化为可用功，以及如何优化这些转换过程的控制策略。 第四章：高频开关技术与磁性元件设计 本章深入研究了宽禁带半导体器件（Wide Bandgap Semiconductors），特别是碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）在功率转换中的革命性影响。我们详细分析了这些器件在高频（>500 kHz）下的开关损耗模型、热管理挑战，以及这对 DC/DC 变换器拓扑结构设计的影响。书中提供了磁性元件（如变压器和电感器）在超高开关频率下趋肤效应和磁芯损耗的精确建模方法。 第五章：先进电机驱动系统与容错控制 本章探讨了在电动交通和工业应用中，如何提高永磁同步电机（PMSM）和开关磁阻电机（Switched Reluctance Motors, SRM）的功率密度和效率。我们侧重于矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）和直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）的最新算法，并引入了基于模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）的快速响应和扰动抑制策略。此外，还详细阐述了驱动器在发生单相故障或开关管失效时，如何利用冗余拓扑实现持续运行的容错能力。 第六章：分布式发电与电网互联的逆变器技术 本章关注并网逆变器（Grid-Tied Inverters）的鲁棒性与先进控制。探讨了虚拟同步机（Virtual Synchronous Generator, VSG）技术如何使储能系统在电网发生扰动时，提供惯量和阻尼支撑，增强电网稳定性。内容包括锁相环（PLL）在含谐波和电网不平衡条件下的快速同步算法，以及用于抑制电流谐波注入的主动滤波器设计。 第三部分：系统级优化、智能管理与可持续性 本部分将视线从单一组件提升到整体系统层面，关注运营效率、人工智能辅助决策及全生命周期影响。 第七章：基于数字孪生的能源系统建模与仿真 本章详细介绍了构建复杂能源系统的“数字孪生”（Digital Twin）的方法论。涵盖了多物理场耦合仿真（Multiphysics Simulation），特别是热-电-力学耦合在电池热失控预测中的应用。读者将学习如何利用实时数据流，在虚拟环境中迭代优化控制参数，并在实际部署前进行压力测试和故障预演。 第八章：人工智能在能源调度与预测中的应用 本章聚焦于深度学习（Deep Learning）在需求侧响应（Demand Response, DR）和长期资源调度中的应用。讨论了使用长短期记忆网络（LSTM）和图神经网络（GNN）对复杂负荷模式进行超短期负荷预测（STLF）的精确度提升。同时，探讨了强化学习（Reinforcement Learning）代理如何自主学习最优的充放电策略，以最小化运营成本并最大化系统使用寿命。 第九章：系统级可靠性工程与全生命周期评估（LCA） 本章强调了能源系统从材料采购到最终退役的全面可持续性考量。详细介绍了 FMECA（故障模式、影响及关键性分析）在识别高风险组件中的应用。在 LCA 方面，本书提供了针对不同储能技术（如钠离子、液流电池）的碳足迹和水足迹的量化方法，指导工程师在设计阶段做出更具环境责任感的选择。最后，探讨了下一代电池回收技术的化学与机械分离工艺，以实现关键材料的闭环经济。 --- 目标读者： 能源系统架构师、高级电力电子工程师、材料科学家、可再生能源领域的研究生及博士后人员。 本书特色： 本书强调跨学科知识的融合，以系统工程的视角审视能源挑战，为构建下一代、高可靠性、可持续的分布式能源基础设施提供了关键的理论基础与工程实践指南。它提供了一个超越单一小型应用场景的、面向大规模部署和长期运行的综合性蓝图。

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