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1.1 序言 1

1 绪论 1

1.2　燃料电池的发展简史 2

1.3　燃料电池的工作原理 4

1.3.1 电池反应 4

1.3.2 电化学基础 7

1.4　燃料电池的特点 13

1.4.1 发电效率高 13

1.4.2 发电环境友好 13

1.4.6　燃料来源广泛 14

1.5 电池系统 14

1.4.4 自动运行 14

1.4.5　模块结构、方便耐用 14

1.4.3 动态响应性好、供电稳定 14

1.5.1 燃料处理系统 15

1.5.2 热管理系统 16

1.6　燃料电池的分类 18

1.6.1 碱性燃料电池（AFC） 19

1.6.2 磷酸燃料电池（PAFC） 20

1.6.3　熔融碳酸盐燃料电池（MCFC） 21

1.6.4 固体氧化物燃料电池（SOFC） 22

1.6.5 质子交换膜燃料电池（PEMFC） 23

1.7 燃料电池的应用 24

1.7.1 燃料电池电动车 25

1.7.2　燃料电池发电站 27

1.7.3 便携式燃料电池电源 32

1.7.4 结语 33

参考文献 34

2　质子交换膜燃料电池 36

2.1 概述 36

2.1.1 原理 36

2.1.2 特点 37

2.2.1 质子交换膜 38

2.2　PEMFC部件 38

2.2.2 电催化剂 43

2.2.3 电极 46

2.2.4　膜电极（MEA） 53

2.2.5 双极板材料和流场 54

2.3　PEMFC电堆和系统 58

2.3.1 电堆 58

2.3.2 系统 61

2.3.3 系统控制 65

2.4　影响PEMFC性能的因素 67

2.4.1 温度 68

2.4.4 气体成分 69

2.4.3 气体湿度 69

2.4.2 压力 69

2.4.5 气体利用率 72

2.5　直接甲醇燃料电池 73

2.5.1 原理 74

2.5.2 催化剂 75

2.5.3　质子交换膜 76

2.5.4 影响DMFC性能的因素 76

2.5.5　DMFC的应用 78

2.6　PEMFC的应用 81

2.6.1 电动车 81

2.6.3 家用和固定电站 86

2.6.2 移动电源 86

2.6.4 军事方面 87

参考文献 89

3　固体氧化物燃料电池 91

3.1　概述 91

3.1.1 原理与特点 92

3.1.2　SOFC部件 94

3.2　SOFC结构 100

3.2.1 基本结构与薄膜制作技术 100

3.2.2 管式SOFC 101

3.2.3 板式SOFC 104

3.3.2 单电池电压与气体压力关系 108

3.3　影响SOFC性能的因素 108

3.3.1 单电池的电流-电压特性 108

3.3.3 温度对电池电压影响 109

3.3.4 电池寿命 109

3.4　SOFC系统 110

3.4.1 常压型SOFC电热联供系统 110

3.4.2 加压型SOFC／微型气轮机联合发电系统（加压SOFC/GT） 113

3.4.3 SOFC／气轮机（GT）联合发电系统 117

3.5 SOFC的研发状况 120

3.5.1　SWP公司 120

3.5.2　SH公司 123

3.5.3 日本 124

3.5.4 中国 125

3.5.5 中温SOFC研发状况 125

3.6　存在问题与未来展望 128

3.6.1　存在问题 128

3.6.2　未来展望 129

参考文献 130

4　熔融碳酸盐燃料电池 133

4.1 概述 133

4.1.1 原理 133

4.1.2　特点 134

4.2　MCFC部件 135

4.2.1 电解质隔膜 136

4.2.2 电极 138

4.2.3　双极板 140

4.3　MCFC电堆和系统 141

4.3.1 电堆 141

4.3.2　燃料重整 142

4.3.3 电堆供气与密封 145

4.3.4 电堆控制要点 146

4.3.5　联合发电系统 148

4.4　影响MCFC性能的因素 150

4.4.1 温度 150

4.3.6 发电系统的规模与效率 150

4.4.2　压力 152

4.4.3 气体成分 153

4.4.4　寿命 156

4.5　MCFC的发展与应用 157

4.5.1 发展 157

4.5.2 应用 164

参考文献 166

5　磷酸燃料电池 168

5.1　概述 168

5.1.1 原理 168

5.2　PAFC部件 169

5.1.2　特点 169

5.2.1 电极 170

5.2.2 电解质隔膜 173

5.2.3 双极板 175

5.3　PAFC电堆和系统 176

5.3.1 电堆 176

5.3.2 系统控制 177

5.4　影响PAFC性能的因素 179

5.4.1 压力 179

5.4.2 温度 180

5.4.4　杂质 181

5.4.3　气体成分 181

5.4.5 寿命 182

5.5　PAFC的研发与应用 182

5.5.1　研发 182

5.5.2 应用示范 185

参考文献 191

6　碱性燃料电池 193

6.1　概述 193

6.1.1 原理 193

6.1.2　特点 194

6.2.2 电极 196

6.2.1 电解质与隔膜 196

6.2　AFC部件 196

6.2.3 电催化剂 201

6.3　影响AFC性能的因素 203

6.3.1　压力 203

6.3.2　温度 203

6.3.3　杂质 204

6.3.4　寿命 204

6.4　AFC电堆和系统 204

6.4.1 电堆 204

6.4.2　发电系统 206

6.4.3 国外研制的AFC系统 207

6.4.4 国内研制的AFC系统 213

6.5　AFC展望 217

参考文献 219

7　氢气制造、净化与供给 222

7.1　概述 222

7.1.1 制氢技术 222

7.1.2　制氢工艺 225

7.1.3　氢气储存 226

7.2　氢气制取方法 226

7.2.1　燃料水蒸气重整制氢 226

7.2.2　部分氧化制氢 230

7.2.3 水电解制氢 233

7.2.4 化合物分解制氢 237

7.3　氢气纯化 238

7.3.1　钯合金扩散法 239

7.3.2　金属氢化物法 240

7.3.3　低温吸附法 241

7.3.4 变压吸附法 241

7.3.5 选择性氧化法 241

7.3.6 甲烷化方法 242

7.4　氢气储存 243

7.4.1　压缩氢气 243

7.4.2　液化氢 244

7.4.3　金属氢化物 245

7.4.4 吸附储氢 247

7.5　用于燃料电池的制氢技术实例 247

7.5.1 脱普索（Topsoe）开发的水蒸气重整制氢 247

7.5.2 TELEDYNE碱性水电解 250

7.5.3　质子交换膜水电解（Proto Energy System） 251

7.5.4 HotSpotTM燃料处理器 252

7.5.5 无机膜片电解技术IMET？ 253

7.5.6　通用燃料处理器 254

参考文献 254

索引 256