Hydrogen & Fuel Cells pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Hordeski, Michael Frank

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:

价格:973.00 元

装帧:

isbn号码:9781420071566

丛书系列:

图书标签:

• 氢能
• 燃料电池
• 可再生能源
• 能源技术
• 化学工程
• 材料科学
• 环境科学
• 可持续发展
• 新能源
• 储能技术

能源转型前沿：新型储能技术与可持续发展 本书将带领读者深入探索当代能源领域最受瞩目的焦点——那些旨在解决全球气候变化和能源安全挑战的前沿储能技术。 我们将系统地梳理和分析当前正在从实验室走向商业化应用的一系列创新性储能解决方案，重点关注其背后的物理化学原理、工程挑战以及它们在未来能源结构中所扮演的关键角色。 第一章：全球能源格局的深刻变革与储能需求的爆发 本章首先界定了当前世界所面临的能源转型背景：化石燃料依赖带来的环境压力、地缘政治对能源供应的冲击，以及可再生能源（如太阳能和风能）间歇性所带来的电网稳定性难题。在此背景下，高效、大规模的储能技术不再是锦上添花的选项，而是构建稳定、低碳电网的基础设施核心。 我们将探讨不同时间尺度的储能需求：从毫秒级的频率调节，到数小时的峰谷电价套利，再到季节性的跨时空能源平衡。分析表明，单一技术难以满足所有需求，因此，多种异构储能技术的协同发展成为必然趋势。 第二章：机械能储存的复兴与创新 机械储能是历史悠久但正在被重新定义的领域。本章将详尽分析传统抽水蓄能（PHS）的局限性及其在地理条件上的约束，随后将目光聚焦于两大新兴分支： 2.1 压缩空气储能（CAES）： 我们将深入剖析绝热式压缩空气储能（A-CAES）的最新进展。与传统等温/蓄热式 CAES 相比，A-CAES 通过更有效地利用压缩过程中产生的热量，显著提高了系统的效率，并减少了对天然气辅助加热的依赖。本章会详细介绍地质储气库（如盐穴或枯竭气田）的选择标准、系统的热力学建模，以及先进的换热器设计在实现高效率 A-CAES 中的关键作用。 2.2 飞轮储能（FES）： 重点探讨高真空、碳纤维复合材料转子在提高能量密度和降低损耗方面的突破。分析飞轮系统在电能质量调节、瞬态稳定性和城市微电网中的独特应用价值，并讨论其在循环寿命和维护要求方面的工程优化。 第三章：先进电化学储能系统（非锂离子体系） 虽然锂离子电池在便携式设备和电动汽车领域占据主导，但其资源瓶颈、安全隐患以及对长周期、大规模电网储能的成本限制，促使研究人员加速探索替代化学体系。本章将全面梳理那些被视为“下一代”的大规模电化学储能方案： 3.1 钠离子电池（SIB）： 详细阐述钠元素的高丰度和低成本优势。重点对比不同电极材料（如层状氧化物、普鲁士蓝类似物、硬碳负极）的性能，讨论其在低温性能和循环稳定性方面面临的挑战，以及如何通过固态电解质等创新来突破性能瓶颈。 3.2 液流电池（RFB）： 将液流电池定位为最适合长时储能的电化学技术之一。深入解析钒基、锌溴以及新型有机液流电池的工作原理。我们着重分析电解液的能量密度、循环稳定性（尤其是在低成本有机体系中）以及如何通过反应器设计（如膜电极组件的流体力学优化）来降低系统成本和提升效率。 3.3 熔盐和固态离子电池： 简要介绍基于钠硫（NaS）和熔融碳酸盐燃料电池（MCFCs）的改进技术在高温储能中的潜力，以及下一代固态电解质如何承诺更高的安全性和能量密度。 第四章：热能储存（TES）的多元化路径 热能储存是利用热容量材料或相变材料储存能量，并在需要时释放为热能或电能的技术。本章聚焦于如何将 TES 与可再生能源发电（尤其是聚光太阳能发电 CSP）及工业余热回收相结合。 4.1 固体储热介质： 详尽分析高温储热材料的选择，包括陶瓷砖、玄武岩等散装材料以及先进的复合材料。讨论如何通过优化材料的导热率和比热容，实现高于 600°C 的运行温度，以提高热电转换效率。 4.2 相变材料（PCM）： 重点研究中低温范围（50°C 至 200°C）的 PCM 应用，如在建筑供暖、区域供冷系统中的集成。讨论如何通过微胶囊化技术解决 PCM 存在的过热、相分离和低导热率问题。 4.3 结合热化学储能（TCS）： 探讨利用吸热/放热化学反应（如水合反应或热解反应）实现季节性、高密度储热的可能性，分析其在耦合可再生能源制氢和储氢方面的潜在协同效应。 第五章：储能系统的集成、经济性与政策驱动 成功的能源转型不仅依赖于技术突破，更依赖于系统集成能力和合理的市场机制。本章将从应用和宏观角度进行剖析： 5.1 混合储能系统（Hybrid Systems）： 分析将不同特性的储能技术（例如，高功率的超级电容与长时储能的液流电池）耦合，以实现最优性能的策略。讨论优化控制算法在资源调度中的作用。 5.2 全生命周期成本分析（LCOS）： 建立科学的成本评估框架，对比不同储能技术的平准化度电成本（LCOS），综合考虑初始投资、运营维护、效率损失和退役成本。强调储能系统的有效容量衰减模型在 LCOS 计算中的重要性。 5.3 市场机制与监管框架： 审视全球主要经济体如何通过辅助服务市场、容量市场以及直接补贴来激励储能投资。分析并讨论现有的电网接入标准和安全规范对新型储能技术商业化进程的促进或制约作用。 本书旨在为能源工程师、政策制定者以及对可持续技术感兴趣的研究人员提供一个全面、深入且面向未来的技术蓝图，指导我们在迈向清洁能源未来的道路上做出明智的技术选择。

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