Perfluorinated Polymer Electrolyte Membranes for Fuel Cells pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Okada, Tatsuhiro (EDT)/ Saito, Morihiro (EDT)

出品人:

页数:116

译者:

出版时间:

价格:271.00 元

装帧:

isbn号码:9781604568042

丛书系列:

图书标签:

• 燃料电池
• 全氟聚合物
• 质子交换膜
• 电解质膜
• 聚合物电解质
• 含氟聚合物
• 膜材料
• 能源
• 材料科学
• 电化学

《高性能聚合物材料在能源储存与转化中的应用》 本书深入探讨了高性能聚合物材料在当今亟需的能源储存与转化技术中的关键作用，聚焦于其在提升效率、延长使用寿命以及降低成本方面的巨大潜力。全书围绕着材料科学、电化学工程以及系统集成等多个学科交叉的视角，为读者构建了一个全面而深入的理解框架。 第一部分：先进聚合物材料的结构与性能 本部分首先系统性地介绍了各类先进聚合物材料的分子结构、形貌以及由此衍生的宏观物理化学性能。重点关注了那些在极端工作环境下仍能保持稳定性的特种聚合物，如耐高温、耐腐蚀、高机械强度以及优异的离子导电性聚合物。我们将详细解析不同聚合物骨架（例如，全氟化聚合物、聚芳醚、聚酰亚胺等）的设计理念，以及侧链官能团（如磺酸基、磷酸基、咪唑基等）的引入如何精确调控材料的电化学活性和传导特性。此外，材料的结晶度、微相分离结构以及界面性质对整体性能的影响也将进行详尽的分析，并提供相应的表征手段和评估方法。 第二部分：聚合物在电化学能源器件中的功能化设计 本部分聚焦于如何将先进聚合物材料有效地集成到各类电化学能源器件中，并对其进行功能化设计以优化性能。我们将深入探讨聚合物作为电解质、隔膜、催化剂载体以及界面改性层在不同能源储存与转化系统中的具体应用。 电化学储能系统： 锂离子电池： 重点研究了高性能聚合物固态电解质，包括凝胶聚合物电解质和全固态聚合物电解质，在提升电池安全性、能量密度和循环稳定性方面的优势。我们将分析聚合物基电解质的离子传导机制，以及如何通过纳米填料、交联结构和电极界面工程来克服固-固界面电阻过高的问题。 超级电容器： 探讨了高性能聚合物作为电极活性材料和电解质在高功率密度、长寿命超级电容器中的应用。分析了导电聚合物（如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等）的电化学储能机理，以及如何通过材料设计和复合化来提高其比电容和倍率性能。 金属-空气电池/液流电池： 讨论了聚合物隔膜在防止金属枝晶生长、提高离子传输效率以及隔离正负极方面的作用。同时，也关注了聚合物在增强催化剂活性和稳定性方面的应用，以及作为液流电池电解液载体或反应中心的潜力。 电化学能源转化系统： 电解水制氢： 详细分析了高性能质子交换膜（PEM）在电解水过程中承受的高电位、强氧化环境下的稳定性问题，以及如何通过材料改性（如引入耐氧化官能团、制备复合膜）来提升其性能。同时，也探讨了聚合物作为催化剂载体，如何提高催化剂的分散性和活性，降低析氢/析氧反应的过电位。 二氧化碳还原： 介绍了聚合物在促进选择性二氧化碳还原为有价值化学品（如CO、甲酸、乙烯等）中的应用。分析了聚合物基催化剂的设计原则，包括其电子结构调控、活性位点构建以及与催化活性物质的协同作用。 其他电化学转化： 简要介绍聚合物在电化学传感器、电致变色器件等领域的应用，展示其在能量转换与检测方面的多功能性。 第三部分：聚合物在能源系统中的性能优化与挑战 本部分进一步深入探讨了聚合物材料在实际能源器件应用中面临的性能优化问题和技术挑战，并提出相应的解决方案。 长期稳定性与耐久性： 重点分析了聚合物在长期电化学循环、机械应力以及环境因素（如温度、湿度、污染物）作用下的降解机理，并介绍了提高材料稳定性的策略，包括化学改性、物理防护和界面工程。 界面工程与互联互通： 强调了聚合物与电极材料、其他功能层之间的界面性能对整个器件效率和稳定性的决定性影响。将详细介绍界面修饰技术（如原子层沉积、表面接枝）以及如何实现优异的电荷传输和离子传导。 规模化生产与成本控制： 探讨了高性能聚合物材料在成本效益方面的挑战，并介绍了先进的合成方法、加工技术（如溶液浇铸、挤出成型、静电纺丝）以及产业化前景，旨在推动聚合物基能源技术从实验室走向实际应用。 环境可持续性与回收： 关注了聚合物材料在整个生命周期内的环境影响，并介绍了开发可再生、可降解聚合物以及优化回收利用技术的重要性。 结论与展望 本书最后对高性能聚合物材料在能源储存与转化领域的当前发展状况进行了总结，并展望了未来的研究方向和技术趋势。包括新型聚合物的设计合成、先进的复合材料开发、智能响应型聚合物的应用、以及与其他前沿技术（如人工智能辅助材料设计、3D打印制造）的融合等。本书旨在为材料科学家、化学工程师、能源领域的研究人员以及对可持续能源技术感兴趣的读者提供一份详实、前沿的参考资料，共同推动高性能聚合物材料在解决全球能源挑战中的关键作用。

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这本书的结构布局体现了一种非常清晰的“从宏观到微观，再到应用”的逻辑递进。它首先建立了一个关于全氟聚合物膜在燃料电池中性能的宏观评价体系，涵盖了电化学性能、长期耐久性等指标。随后，笔锋一转，深入到纳米尺度的结构调控，详细探讨了如何通过共混、接枝或引入纳米填料来优化膜的形貌和微孔结构。最让我印象深刻的是，它在讨论“水分管理”那一章时，没有简单地罗列湿度对性能的影响，而是引入了最新的数值模拟结果，展示了在不同操作条件下，水分子在膜内外的流动路径和滞留时间分布。这种多尺度、多角度的分析方法，使得读者能够全面、立体地理解制约膜性能的核心因素，而不是孤立地看待某一特定参数。这本书的编辑显然在组织材料时下了大功夫，确保了知识的渐进性和连贯性，避免了信息过载带来的阅读障碍。

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从收藏价值的角度来看，这本书绝对是值得拥有的。它不仅仅是一本技术手册，更像是一个特定技术发展阶段的“编年史”。书中的许多数据和实验结果，都是基于近几年内发表在前沿期刊上的成果汇编与深入分析，这使得它的信息具有极高的时效性和前沿性。对于机构或实验室而言，这本书可以作为新入职研究人员进行快速上手的培训资料，因为它系统地梳理了该领域从基础理论到最新瓶颈的完整知识谱系。此外，作者在讨论未来发展趋势时，虽然保持了学术的审慎态度，但所指出的几个潜在的技术突破口，如非氟替代材料的探索方向，显示了作者对未来十年技术演进的深刻洞察力。因此，它不仅对当下有指导意义，更对未来研究方向的设定提供了高价值的参考坐标，是资料库中不可或缺的一员。

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我尝试着从一位对新能源材料充满好奇，但专业背景并非纯化学出身的工程师角度来看待这本书。坦白讲，开篇关于聚合物合成的章节，其化学术语密度确实有些令人望而生畏，对于初学者而言，可能需要配合其他基础教材辅助理解。然而，一旦跨越了最初的专业门槛，这本书的实用性便逐渐显现出来。例如，书中有一节专门讨论了在不同湿度和温度梯度下，电解质膜的机械稳定性变化，并且给出了一个非常实用的“应力-失效”预测曲线。这对我未来设计燃料电池堆的封装结构非常有启发性，它将高深的电化学原理，转化成了可量化的工程参数。虽然某些数学推导过程略显繁琐，但作者总能在关键点处加入一段简短的工程意义总结，有效地将理论的抽象性拉回到了现实应用层面，使得非纯理论工作者也能从中找到切实的价值点。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，封面采用了一种低饱和度的深蓝色调，搭配着银灰色的书名烫金字体，散发着一种沉稳而又不失科技感的专业气息。当我翻开扉页，首先映入眼帘的是作者团队的详尽介绍，看得出他们在这个领域深耕多年，积累了扎实的理论基础和丰富的实验经验。内页的纸张选择了偏哑光的质地，有效减少了阅读时的反光，即便是长时间面对复杂的化学结构图和数据表格，眼睛也不会感到过分疲劳。排版上，正文与图注之间的留白处理得恰到好处，使得整个阅读流程非常顺畅，没有那种被密密麻麻文字压迫的感觉。更值得称赞的是，书中引用的参考文献格式统一且规范，为进一步的学术探究提供了清晰的路径。总的来说，这本书在视觉和触觉上都给人一种“精品学术著作”的印象，让人在尚未深入内容之前，就已经对它的专业性和严谨性有了初步的肯定。这种对细节的关注，往往是衡量一本优秀技术专著的重要标准。

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这本书的内容深度和广度，无疑是为电池和电化学领域的研究生乃至资深工程师量身定制的。它并未停留在对现有技术的简单综述层面，而是深入剖析了若干前沿的理论模型，比如关于质子传导机制的分子动力学模拟部分，作者们清晰地阐述了不同氟碳骨架结构如何影响离子的有效跳跃路径，这对于理解膜材料的微观行为至关重要。特别是关于“界面阻抗”的章节，它没有采用蜻蜓点水的方式，而是详细展示了如何通过引入特定的官能团来调控固态电解质与催化剂层之间的接触电阻，并配有高分辨率的SEM/TEM分析图来佐证其观点，逻辑链条非常完整且富有说服力。阅读过程中，我不得不频繁地使用高亮笔和笔记，因为它提供的不仅仅是结论，更是解决实际工程问题的思维框架和实验设计思路。对于那些试图突破现有技术瓶颈的科研人员来说，这本书提供的“思考工具”远比单纯的知识点更具价值。

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