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导言1

第1章 燃料电池的基本原理5

1.1 原理与概念5

1.2 特点与应用7

1.2.1 燃料电池的特点7

1.2.2 燃料电池的应用7

1.3 关键材料与部件8

1.4 电催化与电催化剂9

1.5 多孔气体扩散电极10

1.6 电解质隔膜11

1.7 双极板材料与流场13

1.7.1 双极板的功能要求13

1.7.2 双极板材料13

1.7.3 流场14

1.8 电池组与相关技术14

1.9 电池系统16

1.10 燃料电池的分类与技术发展状态18

第2章 碱性燃料电池20

2.1 碱性燃料电池的原理、材料、特点与应用20

2.1.1 原理20

2.1.2 电催化剂21

2.1.3 电极结构21

2.1.4 石棉隔膜22

2.1.5 双极板材料与流场23

2.1.6 电池结构23

2.1.7 特点24

2.1.8 应用25

2.2 阿波罗登月飞船用碱性燃料电池26

2.3 美国航天飞机用碱性氢氧燃料电池30

2.4 我国研制的航天飞行碱性燃料电池34

第3章 磷酸型燃料电池40

3.1 原理、材料、结构与性能40

3.1.1 原理40

3.1.2 材料40

3.1.3 电池组43

3.1.4 燃料气源44

3.1.5 电池性能45

3.1.6 磷酸燃料电池系统47

3.2 磷酸燃料电池实验电站48

3.2.1 Target(目标)计划48

3.2.2 GRI-DOE计划49

3.2.3 FCG-1计划51

3.2.4 磷酸燃料电池电站的技术状态52

第4章 质子交换膜型燃料电池56

4.1 概述56

4.1.1 工作原理56

4.1.2 发展简史57

4.1.3 特点与用途57

4.2 电催化剂58

4.3 电极59

4.4 质子交换膜61

4.5 膜电极三合一组件63

4.6 双极板材料与流场64

4.7 单电池结构与性能66

4.7.1 单电池结构66

4.7.2 单电池性能67

4.8 电池组技术70

4.8.1 电池组的密封技术70

4.8.2 电池组的增湿技术71

4.8.3 电池组的排热技术72

4.9 电池组与性能74

4.10 质子交换膜燃料电池作为电动车动力源78

4.10.1 概述78

4.10.2 燃料电池是电动车的样车简介80

4.11 质子交换膜燃料电池用作可移动电源、家庭电源与分散电站89

4.12 质子交换膜燃料电池作为水下机器人、潜艇不依赖空气推进的电源92

4.13 质子交换膜燃料电池商品化必须解决的问题94

4.13.1 降低成本94

4.13.2 氢源问题96

4.14 直接甲醇燃料电池97

第5章 熔融碳酸盐燃料电池100

5.1 工作原理100

5.2 电池隔膜101

5.2.1 偏铝酸锂粉料的制备102

5.2.2 偏铝酸锂隔膜的制备103

5.3 电极105

5.3.1 电催化剂105

5.3.2 电极制备106

5.3.3 隔膜与电极的孔匹配106

5.4 双极板107

5.5 电池结构与性能108

5.5.1 电池结构108

5.5.2 电池性能109

5.6 熔融碳酸盐燃料电池试验电站112

5.7 熔融碳酸盐燃料电池商业化尚需解决的关键技术问题118

5.7.1 阴极的溶解118

5.7.2 阳极的蠕变119

5.7.3 熔盐电解质对电池双极板材料的腐蚀120

5.7.4 电解质的流失120

第6章 固体氧化物燃料电池122

6.1 固体氧化物燃料电池的原理和特点122

6.2 固体氧化物电解质123

6.3 电催化剂与电极124

6.3.1 阴极124

6.3.2 阳极125

6.4 双极连接与密封材料125

6.5 电池结构与组装126

6.5.1 管式固体氧化物燃料电池126

6.5.2 平板式固体氧化物燃料电池127

6.5.3 瓦楞式固体氧化物燃料电池128

6.5.4 热交换一体化的HEXIS结构129

6.6 十至数百千瓦级管式固体氧化物燃料电池的电站试验129

6.7 十千瓦平板式固体氧化物燃料电池试验电站130

6.8 中温固体氧化物燃料电池133

回顾与展望135

参考文献139