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Chapter 1绪言1

1-1能源、环保与经济1

1-2能源材料1

1-3储能材料2

1-4氢能与储氢材料3

1-5二次电池材料[4]5

1-6燃料电池材料8

1-7太阳能电池材料8

参考文献10

习作10

Chapter 2储氢合金与镍氢电池13

2-1储氢合金简介13

2-2氢化物的种类14

2-3储氢合金的种类15

2-4稀土系储氢合金16

2-5钛系储氢合金16

2-6铁系储氢合金17

2-7镁基储氢合金18

2-8储氢材料熔炼技术20

2-9动力学性质21

2-10热力学性质22

2-11合金配制25

2-12金相与电子显微镜观察及成份分析31

2-13合金之XRD分析33

2-14储氢性能评估—PCI曲线量测34

2-15镍氢电池之发展与应用35

2-16镍氢电池作用原理36

2-17正电极材料制作37

2-18负电极材料制作38

2-19充放电曲线39

参考文献41

习作42

Chapter 3锂离子电池47

3-1锂电池的种类、特性、与安全48

3-1-1锂电池种类49

3-1-2锂离子电池特性52

3-1-3电池安全与操作52

3-2锂电池负极材料53

3-2-1金属锂负极材料53

3-2-2碳负极材料55

3-2-3氧化物负极材料57

3-2-4合金类负极材料57

3-3锂电池正极材料58

3-3-1一维隧道结构二氧化锰（MnO2）58

3-3-2二维层状结构LiMO259

3-3-3三维框架结构A[B2] X461

3-4电解质材料63

3-4-1液态非水溶液电解质63

3-4-2高分子电解质65

3-4-3无机固体电解质67

参考文献68

习作68

Chapter 4奈米碳材与氢能应用69

4-1奈米碳材的储氢研究概况69

4-2化学气相沈积法制备奈米碳管70

4-3估计奈米碳管理论吸氢量71

4-4简易几何计算与定性研究72

4-5模拟奈米碳管中吸氢73

4-6物理吸附与化学吸附75

4-7奈米碳管吸氢试验75

4-8石墨层结晶性对奈米碳管吸氢之影响77

4-9奈米碳管储氢之展望80

4-10 TCD法测量奈米碳管吸氢量81

4-11活化处理与PCI测量吸氢量84

4-12奈米碳材储氢结果与讨论92

4-13结语93

参考文献96

习作98

Chapter 5再生能源用储电电池99

5-1再生能源的发电特质与储电100

5-1-1再生能源的多元化与发电特质100

5-1-2各种储电技术104

5-1-3电化学储电技术108

5-2传统电池与发展中的电化学储电技术108

5-2-1铅酸电池109

5-2-2钠硫电池110

5-2-3液流电池112

5-2-4电化学电容器114

5-2-5锂离子电池116

5-3前景与挑战118

参考文献119

习作120

Chapter 6燃料电池121

6-1前言121

6-1-1燃料电池发展背景121

6-1-2燃料电池的优点与应用123

6-1-3燃料电池与二次电池的差异123

6-2燃料电池操作原理125

6-2-1燃料电池的能量密度126

6-2-2燃料电池的能量转换效率127

6-2-3燃料电池的理论输出电压128

6-3各种燃料电池的特性128

6-3-1鹼性燃料电池（AFC，alkaline fuel cell）130

6-3-2磷酸燃料电池（PAFC，phosphoric acid fuel cell）131

6-3-3质子交换膜燃料电池（PEMFC ， proton excahnge membrane fuel cell）131

6-3-4直接甲醇燃料电池（DCFC ， direct methanol fuel cell）132

6-3-5熔融碳酸盐燃料电池（MCFC，molten carbonate fuel cell）132

6-3-6固体氧化物燃料电池（SOFC，solid oxide fuel cell）133

6-3-7直接碳燃料电池（DCFC，direct carbon fuel cell）134

6-3-8生化燃料电池（MFC，microbial fuel cell）135

6-4燃料电池的应用与未来发展136

参考文献138

习作138

Chapter 7质子交换膜燃料电池139

7-1电池结构139

7-2电极141

7-2-1电极触媒的制备141

7-2-2电极结构与制备142

7-2-3电极性能分析技术143

7-3多孔气体扩散层145

7-3-1多孔气体扩散材料的制备145

7-3-2多孔气体扩散材料的特性分析技术146

7-4质子交换膜148

7-4-1质子交换膜的制备技术149

7-4-2质子交换膜的特性150

7-5双极板152

7-5-1双极板材料的制备技术153

7-5-2双极板材料特性与流场154

7-6电池组与发电系统156

7-6-1电池组157

7-6-2纯氢电池系统159

7-6-3碳氢燃料发电系统160

参考文献162

习作162

Chapter 8熔融碳酸盐燃料电池材料163

8-1熔融碳酸盐燃料电池简介163

8-2熔融碳酸盐燃料电池关键材料166

8-2-1电解质隔膜材料166

8-2-2阳极材料168

8-2-3阴极材料169

8-2-4双极板材料172

8-3电池结构与性能179

8-4电池制作技术186

参考文献189

习作189

Chapter 9固态氧化物燃料电池材料191

9-1固态氧化物燃料电池简介191

9-1-1固态氧化物燃料电池的发电原理191

9-1-2固态氧化物燃料电池的优势193

9-2固态氧化物电解质材料197

9-2-1氧化锆基电解质材料198

9-2-2氧化铈基电解质材料201

9-2-3镓酸镧基电解质材料203

9-3阳极材料204

9-3-1镍基阳极材料205

9-3-2铜基阳极材料206

9-4阴极材料208

9-4-1锰酸镧（LaMnO3）阴极材料209

9-4-2钴酸镧（LaC0O3）阴极材料211

9-4-3其他阴极材料212

9-5双极板材料214

9-6电池结构与性能221

9-6-1管式SOFC及其性能221

9-6-2平板式SOFC及其性能224

9-7 SOFC单元电池与电池堆制作技术227

9-7-1平板式SOFC的单元电池制作技术227

9-7-2平板式SOFC单元电池的堆叠与设计228

9-7-3平板式SOFC电池堆的密封方式231

参考文献236

习作236

Chapter 10太阳电池材料—矽基太阳电池239

10-1矽基太阳电池概况239

10-1-1结晶矽太阳电池概况239

10-1-2矽薄膜太阳电池概况243

10-2矽晶太阳电池材料与技术246

10-2-1单晶矽太阳电池材料249

10-2-2多晶矽太阳电池材料254

10-3矽薄膜太阳电池材料与技术258

10-3-1非晶矽太阳电池及材料259

10-3-2微晶矽太阳电池及材料265

10-3-3堆叠型太阳电池及材料267

参考文献270

习作272

Cnapter11太阳电池材料—化合物半导体太阳电池273

11-1化合物半导体太阳电池概况273

11-1-1Ⅱ-Ⅳ及Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族太阳电池275

11-1-2Ⅲ-Ⅴ族太阳电池276

11-2CdTe太阳电池材料与技术277

11-2-1 CdTe材料技术277

11-2-2 CdTe薄膜太阳电池结构与特性281

11-2-3 CdTe模组量产技术之开发与挑战286

11-3 Cu（In， Ga）Se2太阳电池材料与技术287

11-3-1 CIGS晶体成长技术287

11-3-2 CIGS薄膜太阳电池结构与特性295

11-3-3 CIGS量产技术之开发与挑战300

11-4Ⅲ-Ⅴ族太阳电池材料与技术302

11-4-1半导体磊晶材料与技术302

11-4-2单接面与串叠型多接面太阳电池及材料306

11-4-3高效率聚光型太阳电池309

11-5结语312

参考文献312

习作316

Chapter 12太阳电池材料—有机薄膜太阳电池317

12-1染料敏化太阳电池发展概况317

12-1-1染料敏化太阳电池原理介绍318

12-1-2染料敏化太阳电池材料特性320

12-1-3染料敏化太阳电池量产技术之开发与挑战323

12-1-4可挠式染料敏化太阳电池331

12-2高分子太阳电池发展概况332

12-2-1固态高分子太阳电池工作原理334

12-2-2电池效率与制程技术发展分析336

12-2-3高分子太阳电池量产技术之开发与挑战337

12-2-4稳定性测试339

12-3结语340

参考文献340

习作341