聚合物电解质燃料电池-材料和运行物理原理 本书特色

该书首先介绍了燃料电池的基本概念，然后重点对聚合物电解质膜的状态、形成理论与模型、 膜内吸附与溶胀、质量传输；催化层结构与运行；催化剂性能模型以及具体的应用等进行了详细的介绍。理论性较强，较多地涉及理论知识和模型的建立等，可供从事燃料电池，尤其是聚合物电解质燃料电池研究和应用的教师、学生、科学家和工程师参考。

聚合物电解质燃料电池-材料和运行物理原理 内容简介

第1章是这本书中“精彩”的部分，展现了从热力学、电化学基本原理到膜电极关键材料的结构与功能等PEFC中的基本科学。其旨在为燃料电池领域未来的研究进展提供物理学方法的支撑。

第2章详细阐述了了聚合物电解质膜结构及功能。本章的核心是离聚物束的自发形成，它囊括了聚合物物理学、大分子自组装、相分离，离子交联聚合物壁的弹性，水吸附行为，质子密度分布，质子和水的耦合传输以及膜性能。

第3章介绍了基于催化层的结构模型，本章中描述的效率因子概念对评估不同的催化剂层设计至关重要。

第4章介绍了为处理催化剂层性能模型复杂性而设计的通用建模框架。它揭示了对组成、孔结构及厚度进行优化的潜力。此外，它还描述了催化剂层模型中产生电流的精度水平。这些模型将极化曲线同局部电位形状、浓度和物质通量联系起来。这些工具，即“形状”（或催化剂层的功能图），对于那些对催化剂层性能评估和结构设计优化感兴趣的应用科学家将是非常有用的。

第5章进一步讲述了性能模型在MEA层面上的影响。物理模型的实际效果由大量极化曲线和阻抗谱的拟合方程得到证实。

聚合物电解质燃料电池-材料和运行物理原理 目录

绪论1

第1章基本概念11

1.1燃料电池的原理和基本布局11

1.1.1燃料电池的自然界蓝图11

1.1.2电动势11

1.1.3单节电池的基本构造13

1.2燃料电池热力学14

1.3物质传输过程18

1.3.1传输过程综述18

1.3.2流道中的空气流动18

1.3.3气体扩散层和催化层中的传输20

1.4电位21

1.5热产生和传输25

1.5.1阴极催化层中的热产生25

1.5.2膜中热产生26

1.5.3水蒸气26

1.5.4热传导方程27

1.6燃料电池的催化作用简介28

1.6.1电化学催化基本概念29

1.6.2电化学动力学29

1.7聚合物电解质燃料电池中的关键材料：聚合物电解质膜33

1.7.1膜的研究33

1.7.2基础结构图34

1.7.3谁是质子*好的朋友?34

1.7.4质子和水的耦合传输35

1.8聚合物电解质燃料电池关键材料：多孔复合电极36

1.8.1催化层形貌37

1.8.2Pt的困境39

1.8.3催化层设计40

1.9Ⅰ型电极的性能42

1.9.1理想电极的运行42

1.9.2电极运行规则43

1.9.3性能模型是什么？46

1.10燃料电池模型的空间尺度47

第2章聚合物电解质膜49

2.1简介49

2.1.1聚合物电解质膜的结构和运行的基本原理49

2.1.2导电能力评估50

2.1.3PEM电导率：仅仅是组成的一个函数？50

2.1.4理解PEM结构和性能的挑战53

2.2聚合物电解质膜的状态54

2.2.1PEM的化学结构和设计54

2.2.2水的作用55

2.2.3膜的结构：实验研究57

2.2.4膜的形貌：结构模型59

2.2.5PEM中水和质子的动力学性质61

2.3PEM结构形成理论和模型63

2.3.1带电聚合物在溶液中的聚集现象63

2.3.2PEM自组装的分子模型67

2.3.3粗粒度的分子动力学模拟71

2.4膜的水吸附和溶胀77

2.4.1PEM中的水：分类体系77

2.4.2水吸附现象78

2.4.3水吸附模型79

2.4.4毛细冷凝作用79

2.4.5单孔内水吸收平衡80

2.4.6水吸附和溶胀的宏观效应86

2.4.7水吸附模型的优点和限制92

2.5质子传输93

2.5.1水中的质子传输94

2.5.2表面质子传输：为何麻烦？96

2.5.3生物学和单体中的表面质子传输97

2.5.4模拟表面质子传输：理论和计算98

2.5.5单孔内质子传输的模拟100

2.5.6界面质子动力学的原位算法102

2.5.7膜电导率的随机网络模型111

2.5.8电渗系数113

2.6结束语115

2.6.1自组装的相分离膜形态学115

2.6.2外界条件下的水吸附和溶胀116

 1/3    1 2 3 下一页 尾页

工业技术 化学工业 其他化学工业

在线阅读