本书系统阐述了氢能与燃料电池的基础理论和知识，介绍了该领域的技术前沿和发展趋势。全书包括氢与氢能、氢气的制备、氢气的储存及输运、燃料电池，并重点介绍了最具应用潜力的质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池的发电机理、电池结构、关键材料、研究进展及应用领域，以及其他类型燃料电池。 本书可作为高等院校材料科学与工程专业本科生、研究生的教学用书，也可作为从事能源、材料、氢能及燃料电池等领域工作的科研和技术人员的参考读物。

高等院校老师

序
前言
第1章氢与氢能
1.1氢的性质
1.1.1氢的物理性质
1.1.2氢的化学性质
1.2氢能及其应用
1.2.1氢能应用概述
1.2.2氢能在交通领域的应用
1.2.3氢能在化工领域的应用
1.2.4氢能在电力领域的应用
第2章氢气的制备
2.1化石燃料重整制氢
2.1.1重整反应原理
2.1.2工艺流程
2.2工业尾气制氢
2.2.1尾气来源
2.2.2工艺路线
2.3高温分解制氢
2.3.1高温分解的原理
2.3.2高温分解制氢的应用及优势
2.4电解水制氢
2.4.1碱性电解水制氢
2.4.2质子交换膜电解水制氢
2.4.3固体氧化物电解水制氢
2.4.4阴离子交换膜电解水制氢
2.5其他制氢技术
2.5.1生物质转化制氢
2.5.2光催化制氢
第3章氢气的储存及输运
3.1氢气的储存
3.1.1气态储氢
3.1.2液态储氢
3.1.3超临界态储氢
3.1.4固态储氢
3.1.5液态介质储氢
3.2氢气的输运
3.2.1管道输运
3.2.2车载输运
3.2.3船舶输运
3.3加氢站
3.3.1加氢站的分类
3.3.2气态加氢站
3.3.3液态加氢站
3.3.4加氢站的现状与发展趋势
第4章燃料电池
4.1燃料电池的诞生
4.2燃料电池的工作原理
4.3燃料电池热力学
4.3.1基本热力学函数
4.3.2反应焓与燃料的热潜能
4.3.3吉布斯自由能与电池电动势
4.3.4燃料电池可逆电压的预测
4.3.5燃料电池的效率
4.4燃料电池反应动力学
4.4.1电流与反应速率之间的关系
4.4.2电极电势与电流密度之间的关系：Butler-Volmer方程
4.5燃料电池的结构、特点及其分类
4.5.1燃料电池的基本构成
4.5.2燃料电池的特点
4.5.3燃料电池的分类
第5章质子交换膜燃料电池
5.1质子交换膜燃料电池概述
5.1.1PEMFC工作原理
5.1.2PEMFC基本组成
5.1.3PEMFC发展简史
5.1.4PEMCF的特点
5.2质子交换膜
5.2.1质子交换膜的基本性质
5.2.2全氟磺酸膜化学组成与质子传导机制
5.2.3质子交换膜性能评估
5.2.4全氟磺酸膜衰减机制
5.2.5全氟磺酸膜改性提升策略
5.2.6其他质子交换膜
5.3PEMFC催化剂
5.3.1质子交换膜燃料电池电催化原理
5.3.2催化剂基本要求
5.3.3PEMFC催化剂发展史
5.3.4Pt基催化剂评估
5.3.5Pt基催化剂的衰减机制
5.3.6Pt基催化剂的性能提升策略
5.3.7非Pt氧还原催化剂
5.4PEMFC膜电极
5.4.1膜电极结构
5.4.2催化层
5.4.3有序膜电极
5.4.4气体扩散层
5.5PEMFC流场板
5.5.1流场板的要求
5.5.2流场板的常见材料
5.5.3流场板评估方式
5.5.4流场结构
5.5.5流场板提升策略
5.6质子交换膜燃料电池运行影响因素
5.6.1工作温度和压力的影响
5.6.2PEMFC水管理
5.6.3低温储存与冷启动
5.6.4电堆中单电池的一致性与反极现象
5.6.5电堆启停引发的衰减
5.6.6开路/怠速情况下的衰减
5.7质子交换膜燃料电池应用实例
5.7.1商用/乘用车
5.7.2潜水器和船舶
5.7.3轨道交通
5.7.4飞行器
5.7.5固定式发电
第6章固体氧化物燃料电池
6.1电池结构及工作原理
6.1.1SOFC的电池结构
6.1.2SOFC的工作原理
6.1.3SOFC的特点
6.2SOFC电池及电堆关键材料
6.2.1SOFC电解质
6.2.2SOFC阳极材料
6.2.3SOFC阴极材料
6.2.4SOFC连接体材料
6.2.5SOFC密封剂材料
6.3SOFC电池构型
6.3.1平板式SOFC
6.3.2管式SOFC
6.3.3平管式SOFC
6.3.4微管式SOFC
6.4应用领域及发展状况
6.4.1SOFC应用领域
6.4.2SOFC的发展状况
第7章其他类型燃料电池
7.1碱性燃料电池
7.1.1结构及工作原理
7.1.2碱性燃料电池关键材料
7.1.3碱性燃料电池的优缺点
7.1.4碱性燃料电池的发展现状
7.2磷酸燃料电池
7.2.1电池结构及工作原理
7.2.2磷酸燃料电池关键材料
7.2.3磷酸燃料电池优缺点
7.2.4磷酸燃料电池发展现状
7.3熔融碳酸盐燃料电池
7.3.1结构及工作原理
7.3.2熔融碳酸盐燃料电池关键材料
7.3.3熔融碳酸盐燃料电池的优缺点
7.3.4应用领域及发展现状
参考文献