氢燃料电池

第1章燃料电池概念与原理/1
1.1氢燃料电池原理/1
1.2氢燃料电池发展简史/3
1.3氢燃料电池的特点、分类及应用/4
1.3.1氢燃料电池的特点/4
1.3.2燃料电池的分类及应用/5
1.4电极过程动力学/7
1.4.1法拉第定律/7
1.4.2电化学反应速率/7
1.4.3电池反应和电极过程/8
1.4.4燃料电池的极化/9
1.4.5电化学极化/11
1.4.6传质极化/12
1.4.7燃料电池的不可逆性/14
1.4.8燃料渗透和内电流/14
1.5电化学热力学/15
1.5.1电极电势/15
1.5.2可逆电动势/16
1.5.3燃料电池的效率/18
1.5.4燃料电池实际效率的影响因素/20
参考文献/25

第2章质子交换膜/27
2.1引言/27
2.2质子交换膜的基本性能/28
2.2.1质子传导率/28
2.2.2离子交换当量/29
2.2.3拉伸强度/29
2.2.4吸水率/30
2.2.5溶胀率/30
2.2.6透气率/30
2.2.7氢气渗透电流/31
2.3全氟质子交换膜/32
2.3.1全氟磺酸型质子交换膜结构/34
2.3.2全氟磺酸膜的质子传导模型与机理/35
2.4复合质子交换膜/37
2.4.1基膜增强拉伸多孔PTFE复合增强膜/37
2.4.2无机材料增强型质子交换膜/39
2.4.3部分氟化复合膜/47
2.5烃类质子交换膜/48
2.5.1低温烃类膜/49
2.5.2聚苯并咪唑膜/52
2.6质子交换膜的降解/55
2.6.1化学降解/55
2.6.2热降解/57
2.6.3物理损伤/57
2.6.4质子交换膜降解表征方法/57
2.6.5提高质子交换膜稳定性的方法/61
参考文献/62

第3章电催化剂/69
3.1质子交换膜燃料电池中的电催化概述/69
3.2氧还原催化剂/70
3.2.1铂黑催化剂/70
3.2.2Pt/C催化剂/71
3.2.3PtM催化剂/75
3.2.4非铂催化剂/82
3.2.5非金属催化剂/88
3.3氢氧化催化剂/90
3.4催化剂的衰减机理/91
3.5催化剂载体/92
3.6电催化剂的特性测试/95
3.6.1铂含量测试/95
3.6.2电化学活性面积（ECSA）测试/96
3.6.3比表面积、孔容、孔径分布测试/97
3.6.4结构表征/98
3.6.5形貌表征/99
3.7电催化剂的特性测试实施例/99
参考文献/102

第4章膜电极/108
4.1电极内部的反应与传递过程/109
4.2气体扩散层/109
4.2.1气体扩散层的基本要求/109
4.2.2气体扩散层的微孔层/110
4.2.3气体扩散层的特性及测试/111
4.2.4商业化的气体扩散层/113
4.3催化层/115
4.3.1催化层的特性参数与测试/115
4.3.2气体扩散电极/118
4.3.3催化剂覆膜催化层/120
4.3.4功能化膜电极/125
4.3.5有序超薄催化层/127
参考文献/138

第5章双极板/142
5.1燃料电池双极板的功能与分类/142
5.2双极板的流场与密封/143
5.2.1流场/143
5.2.2密封/144
5.3典型的双极板材料/145
5.3.1机加工石墨双极板/145
5.3.2模压膨胀石墨双极板/146
5.3.3复合材料双极板/149
5.3.4金属双极板/150
5.4双极板的评价方法/162
5.4.1体电阻测试/162
5.4.2接触电阻测试/162
5.4.3机械强度测试/163
5.4.4电化学腐蚀评价/164
5.4.5接触角测试/165
参考文献/165

第6章单电池与运行/168
6.1单电池的构成与组装/168
6.1.1单电池的构成/168
6.1.2单电池的组装/169
6.1.3测试装置/170
6.1.4单电池的活化/170
6.2单电池的常规测试/170
6.2.1电流-电压（I-V）特性测试与极化/170
6.2.2电化学阻抗测试/173
6.2.3电化学活性面积测试/175
6.2.4膜的氢渗透/176
6.2.5开路测试/176
6.3运行条件/177
6.3.1运行温度/177
6.3.2工作压力与反应气计量系数/177
6.3.3湿度/178
6.4低温环境对燃料电池的影响/182
6.4.1燃料电池中水的状态/182
6.4.2低温存储/183
6.4.3低温启动/184
6.5杂质对电池的影响/189
6.5.1杂质对质子交换膜的影响/190
6.5.2杂质对阳极的影响/193
6.5.3杂质对阴极的影响/195
参考文献/198

第7章电堆/201
7.1电堆的若干概念/201
7.1.1能量转换效率/201
7.1.2电堆单池性能的一致性/203
7.1.3反极/204
7.2电堆的机械结构与组装技术/206
7.2.1电堆的机械结构/206
7.2.2电堆的组装技术/211
7.3电堆的性能/213
7.3.1单池单元的性能设计/213
7.3.2电堆的工程放大设计/220
7.3.3电堆的水管理/228
7.4电堆的耐久性/237
7.4.1关键材料的性能衰减路径/238
7.4.2电堆性能的衰减模式/239
7.4.3实际应用中电堆耐久性的提升策略/246
参考文献/248

第8章系统/250
8.1系统的结构/251
8.2系统的效率、设计及关键零部件/252
8.2.1系统的效率/252
8.2.2系统的设计/252
8.2.3关键零部件/256
8.3系统的应用分析/261
8.3.1客车示范运行中的系统稳定性分析/262
8.3.2轿车示范运行中的系统稳定性分析/266
参考文献/270