Solid Oxide Fuel Cells pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fergus, Jeffrey (EDT)/ Zhang, Jiujun (EDT)/ Hui, Rob (EDT)/ Wilkinson, David (EDT)/ Li, Xianguo (EDT

出品人:

页数:298

译者:

出版时间:

价格:1158.00 元

装帧:

isbn号码:9781420088830

丛书系列:

图书标签:

• Solid Oxide Fuel Cells
• SOFC
• Fuel Cells
• Energy
• Electrochemistry
• Materials Science
• Power Generation
• Renewable Energy
• Catalysis
• High Temperature Chemistry

固态氧化物燃料电池的革命性技术：能源转化的未来图景 书籍名称：能源存储与转换的先进材料 图书简介： 本专著深入探讨了当前能源领域最前沿的挑战——如何实现高效、清洁和可持续的能源存储与转换。我们正处于一个全球能源结构转型的关键时期，对下一代能源技术的探索已成为刻不容缓的时代课题。《能源存储与转换的先进材料》聚焦于一系列具有颠覆性潜力的技术路径，旨在为材料科学家、化学工程师、能源系统设计者以及政策制定者提供一个全面、深入且具有前瞻性的技术蓝图。 全书的结构围绕三大核心支柱展开：高效电化学存储体系、下一代热力学转换设备、以及先进材料的设计与表征。我们摒弃了对传统技术的简单罗列，而是着重剖析了驱动未来能源系统的关键科学原理、材料创新以及工程化瓶颈。 第一部分：高密度电化学存储的突破 电化学存储，特别是电池技术，是实现可再生能源并网和电动交通脱碳化的基石。本部分系统性地分析了当前锂离子电池技术的极限，并引领读者进入下一代高能量密度存储的研发前沿。 1.1 固态电解质的结构与离子动力学 我们详尽地比较了氧化物、硫化物和聚合物固态电解质的晶体结构、缺陷化学以及界面行为。重点讨论了如何通过掺杂工程和界面修饰来降低固态电解质中的界面阻抗——这是实现高功率密度的主要障碍。书中收录了多项利用原位表征技术（如同步辐射X射线衍射、中子散射）对界面反应动力学进行实时监测的最新研究成果，揭示了锂枝晶的萌生机制及其抑制策略。 1.2 新型负极材料与正极体系的挑战 本书对金属锂负极的安全性、循环稳定性和界面兼容性进行了深入剖析。详细介绍了“保护层工程”（如原子层沉积ALD涂层）如何有效钝化界面反应。在正极方面，我们超越了传统的镍钴锰三元材料，着重分析了富锂层状氧化物（LLO）和单晶高电压正极材料的电压衰减、氧析出以及结构重构等关键科学问题，并提出了基于计算材料学（如高通量计算）辅助筛选高稳定性新材料的路径。 1.3 钠离子与多价离子电池的潜力 考虑到资源稀缺性和成本控制，本部分将大量的篇幅用于介绍钠离子、镁离子和锌离子等二次电池体系。我们详细阐述了如何针对这些离子半径和电化学特性差异较大的体系，设计出匹配的层状、隧道状或合金化负极材料，以期在保证能量密度的同时，实现更优异的倍率性能和长循环寿命。 第二部分：突破热力学效率的转换设备 本部分着眼于将化学能、热能直接转化为电能的高效热力学设备，探讨如何突破传统热机效率的瓶颈。 2.1 高温热能捕获与转换 高效的热电材料是实现废热回收和温差发电的关键。本书详细介绍了基于塞贝克效应的新型无毒、低成本热电材料（如碲化物替代品、掺杂氧化物和半导体复合材料）。讨论了如何通过晶格工程（如“晶格玻璃化”或引入纳米结构）来独立调控热导率和电导率，从而大幅提升热电优值（ZT）。此外，我们还探讨了宏观尺度下的朗肯循环和布雷顿循环的高效化设计。 2.2 化学循环与可逆性反应器 本章聚焦于利用化学反应可逆性实现高效能源转换的装置。重点分析了化学循环氧化物（如钙钛矿和尖晶石结构）在甲烷重整、空气分离和固体氧化物热解制氢等过程中的应用潜力。详细阐述了反应器设计对整体效率和反应动力学的影响，并讨论了高温高压环境下的材料稳定性和抗烧结性问题。 2.3 先进催化剂在燃料转化中的角色 本部分深入探讨了新型多相催化剂的设计原理，特别是针对低品位燃料（如沼气、氨气）和低活性分子（如二氧化碳、水）的活化。书中详细介绍了单原子催化剂（SACs）在提高原子利用率和选择性方面的优势，以及如何通过高熵合金和表面缺陷工程来优化催化活性位点。 第三部分：先进材料的设计、合成与系统集成 本部分将视角从单一器件层面提升到材料科学与系统工程的交叉点，探讨了如何利用先进的计算工具和实验技术来加速新材料的发现与工程化应用。 3.1 计算材料学的驱动力 系统阐述了密度泛函理论（DFT）、蒙特卡洛模拟以及机器学习方法在预测材料热力学稳定性、扩散路径和电子结构中的应用。重点介绍了如何利用AI/ML模型加速筛选出具有特定离子电导率、催化活性或热稳定性指标的新型无机化合物，大幅缩短研发周期。 3.2 界面工程与异质结的构建 现代能源器件的性能往往受限于界面行为。本章深入分析了电子传输层、离子传输层与活性材料之间的物理化学相互作用。详细介绍了诸如分子束外延（MBE）、脉冲激光沉积（PLD）等精密薄膜技术，用以精确控制异质结的层间距和应力状态，从而优化电荷分离效率和界面反应速率。 3.3 能源系统的集成与规模化挑战 最后一部分将重点放在技术从实验室走向实际应用所面临的工程难题。我们讨论了如何设计模块化、可扩展的能源系统架构，以应对间歇性可再生能源的并网需求。内容涵盖了材料的长期服役性能评估（如蠕变、热机械疲劳）、系统的优化控制策略，以及在特定应用场景（如区域供热与制冷耦合、分布式发电）中的经济性分析和生命周期评价（LCA）。 总结： 《能源存储与转换的先进材料》不仅是一部技术手册，更是一份对未来能源图景的深刻洞察。它汇集了跨学科的前沿研究，旨在激发读者在新材料的发现、器件的优化以及系统的集成方面进行创新性思考，共同推动人类迈向一个更清洁、更可靠的能源未来。本书适合于从事能源科学、化学工程、材料物理等领域的专业研究人员、高年级本科生及研究生阅读。

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