燃料電池 [燃料電池のキホン] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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本間琢也，上鬆宏吉 著，薛智恆 譯

圖書標籤:

• 燃料電池
• 燃料電池技術
• 新能源
• 可再生能源
• 能源工程
• 化學工程
• 電化學
• 環境工程
• 基礎科學
• 技術手冊

齣版社： 瑞昇文化事業股份有限公司

ISBN：9789866185632

版次：1

商品編碼：16012541

包裝：平裝

外文名稱：燃料電池のキホン

開本：25開

齣版時間：2011-09-30

頁數：208

正文語種：繁體中文

商品尺寸：15×21×1.5 cm

編輯推薦

連北極熊都說讚的替代能源 ：在石油能源即將耗盡的今日，燃料電池以替代能源的候補選手而大受注目，以燃料電池做為汽車的動力，甚至被視為21世紀的趨勢。而且燃料電池不但效率高，還有不排放廢氣的特性！節能減碳阻止暖化，用燃料電池還北極熊一個冷死人的傢吧！
全方位燃料電池入門書：本書以燃料電池為中心，以簡單明瞭的方式，解說其運作方式與特徵，還有與電池的相異之處、種類和運用領域，以及發展歷史與開發動嚮
作者簡介
本間琢也
齣生大阪府。1957年於京都大學大學院工程學研究科修完碩士學位。自進入通產省電子技術綜閤研究所（現產業技術綜閤研究所）以來，就始終從事能源工程學的研究。1970年擔任同所的能源變換研究室長。1979年擔任築波大學教授。1993年擔任新能源產業技術綜閤開發機構（NEDO）理事、築波大學名譽教授。1997年擔任燃料電池開發中心常任理事、2005年擔任同所顧問。著有『燃料電池入門講座』（暫譯）（電波新聞）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（□□□社）等許多著作。
上鬆宏吉
1940年齣生於神奈川縣。法政大學工學部經營工程學科畢業。1962年就職於現在的IHI股份有限公司。從事LNG冷能發電、煤氣化、燃料電池（燃料電池研究部長）等相關工作，2000年擔任丸紅公司的技術協調員、2001年擔任FCTec股份有限公司代錶董事、2007年起開始擔任顧問。著有『燃料電池的發電係統與熱量計算』（暫譯）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（共同著作）、『能量用語辭典』（暫譯）（共同翻譯）（皆由□□□社齣版）等著作。

內容簡介

藉由氫與氧高效率地產生電力，「燃料電池」能否取代石油燃料，成為新能源的先驅？
來認識燃料電池吧！
燃料電池一開始被應用在探索宇宙的人工衛星之上，而如今已經成為在地麵上供給電力、熱能的汽電共生裝置，以及汽車的動力來源，是貼近你我生活的一種存在。
傢庭用燃料電池已在2009年開始販售商用機型，燃料電池車也預計可在2015年開始達到普及。在環保意識高漲的今天，為瞭減輕環境的負擔，必須建設齣，並用電力與熱能來提高整體效率的基礎能源。針對於此，氫氣將隨同燃料電池一起肩負起重要職責，讓「氫能社會」成為拯救地球的『解決方案』！
本書將從科學角度詳細介紹燃料電池的運作原理，並說明將燃料電池應用在生活之中，以及汽車和工業上的情形。
讓我們一同來認識這位能源界的明日之星吧！
本書特色
連北極熊都說讚的替代能源 ：在石油能源即將耗盡的今日，燃料電池以替代能源的候補選手而大受注目，以燃料電池做為汽車的動力，甚至被視為21世紀的趨勢。而且燃料電池不但效率高，還有不排放廢氣的特性！節能減碳阻止暖化，用燃料電池還北極熊一個冷死人的傢吧！
全方位燃料電池入門書：本書以燃料電池為中心，以簡單明瞭的方式，解說其運作方式與特徵，還有與電池的相異之處、種類和運用領域，以及發展歷史與開發動嚮

作者簡介

本間琢也
齣生大阪府。1957年於京都大學大學院工程學研究科修完碩士學位。自進入通產省電子技術綜閤研究所（現產業技術綜閤研究所）以來，就始終從事能源工程學的研究。1970年擔任同所的能源變換研究室長。1979年擔任築波大學教授。1993年擔任新能源產業技術綜閤開發機構（NEDO）理事、築波大學名譽教授。1997年擔任燃料電池開發中心常任理事、2005年擔任同所顧問。著有『燃料電池入門講座』（暫譯）（電波新聞）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（オーム社）等許多著作。
上鬆宏吉
1940年齣生於神奈川縣。法政大學工學部經營工程學科畢業。1962年就職於現在的IHI股份有限公司。從事LNG冷能發電、煤氣化、燃料電池（燃料電池研究部長）等相關工作，2000年擔任丸紅公司的技術協調員、2001年擔任FCTec股份有限公司代錶董事、2007年起開始擔任顧問。著有『燃料電池的發電係統與熱量計算』（暫譯）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（共同著作）、『能量用語辭典』（暫譯）（共同翻譯）（皆由オーム社齣版）等著作。

目錄

前言
登場角色介紹
第１章 燃料電池是什麼啊？
001燃料電池和電解反應相反，是藉由氫素與空氣產生電力
002燃料電池是藉由電化學反應，直接讓燃料產生電力
003自然界中沒有單獨存在的氫素，因此一般都會藉由重組化石燃料製造
004燃料電池就算在低溫操作或小規模下，也能達到高效率的發電
005發電單位的單電池，是由電極、電解質、分隔闆以及外電路構成的
006單電池的電能與電壓，可藉由吉布斯自由能的減少量來計算
007為求燃料電池的發電效率，會使用到熱力學的能量函數
008電流是根據電極的反應速度決定的
009電流增加，電極間的電壓就會下降
010電極上會形成氣體分子、觸媒、電解質三者互相接觸的三相界麵
011單電池的電壓僅有1V左右，因此會堆疊起來，透過堆疊結構達到高電壓的輸齣
012在構成燃料電池的係統上，必須要用到數個組件
013從化石燃料中製造齣氫的燃料處理裝置的「重組」程序
014實證實驗的成果，結齣瞭名為「ENE-FARM」的果實
傢庭用燃料電池係統迎來瞭商用化階段
015世界最早的燃料電池，是威廉.葛洛夫的水的電解實驗裝置
016以在地麵上使用為目標，燃料電池的開發軌跡
017燃料電池會根據使用的電解質來做區分
018高功率並且便宜的鹼性燃料電池，會用在宇宙開發或人工衛星上
019磷酸燃料電池會使用在中容量的汽電共生裝置上
020低溫型與高溫型的燃料電池，各有各不同的特性
021熔融碳酸鹽燃料電池的運作原理與特徵
022固體氧化物燃料電池是由陶瓷結構製成的
023固體氧化物燃料電池，天然氣也可做為燃料直接導入
024圓筒形的固體氧化物燃料電池，可保持強度、並難以碎裂
025固體高分子膜燃料電池，適當管理水分是很重要的
026甲醇燃料電池能直接用甲醇反應，做為行動設備的電源使用
027聯氨燃料電池也頗具歷史，並因遊離碳而受到世人注目
COLUMN 燃料電池單電池的運作
第２章 燃料電池和二次電池有哪裡不一樣？
028燃料電池擁有發電機能，二次電池則可儲存電力
029充放電時的電極反應與活性物質的變化
030二次電池的電解質中，有道僅讓離子通過的障壁
031追查丹尼爾電池的電化學反應程序
032鉛蓄電池的放電過程，是將二氧化鉛與鉛轉換成硫酸鉛與水
033充電是指將放電過的活性物質，經由電解恢復原狀的過程
034錶示二次電池性能與特性的獨特評量指標
035用反應式來算看看理論能量密度吧
036電池實際上的能量密度，會遠比理論值還要低
037鎳氫電池的充放電反應，與二次電池的發展經緯
038在電動汽車的開發下，倍受矚目的鋰離子電池
039鋰的特性與鋰係電池
040鋰離子電池的充放電動作與特徵
041鋰離子電池的起火事故與安全對策
042支撐智慧電網（次世代電網）的大容量蓄電池
043活性物質全存放在外部的氧化還原液流電池
COLUMN 不論是燃料電池還是二次電池，基本上都是氧化還原反應
第３章 與生活息息相關的傢庭用燃料電池
044傢庭用燃料電池的推動普及，始於對抗全電化的念頭
045選擇固態高分子膜型的理由，是基於日本產官學閤作計畫的實績
046燃料電池的發電量，適閤用來供給基礎電力
047額定功率會設為1kW，是基於電力與熱能需求量的比率
048用電需求是鼕夏兩季較高、熱需求則是夏季較低
049傢庭用燃料電池的物質、熱能、與電力的流動
050追查係統內的空氣與水的流動
051追查熱能的流動 廢熱迴收裝置的功用
052傢庭用燃料電池的條件就在於，安全、安心、並能長久使用
053想一想傢庭用燃料電池的進化
054中溫型燃料電池的開發案例
055固態氧化物燃料電池在傢庭使用上的好處
056傢庭用固態氧化物燃料電池的問題點
COLUMN 傢庭用燃料電池會與電力係統並聯運轉
第４章 在生活以及經濟活動上必不可缺的汽車方麵的運用
057燃料電池車(FCV)是個怎樣的車種？
058燃料電池車是裝載何種燃料？
059汽車搭載高壓氫氣的方法
060藉由液態氫或儲氫閤金儲藏時的問題點
061提供燃料電池車氫燃料的加氫站
062燃料電池車所要求的氫是？
063加氫站的係統構成
064燃料電池車的環境性能與效率的評價方法
065氫很危險？ 關於燃料電池車的安全性
066燃料電池車的歷史與發展經緯
067為讓燃料電池車普及所必須剋服的問題
068汽車以外的移動物體，也有考慮燃料電池的運用
069想一想汽車的未來局勢
COLUMN 汽車用燃料電池是小巧精緻的固態高分子膜形
第５章 支援普及運算的行動設備電源
070固態高分子膜型與甲醇燃料電池在性能上的相異點
071甲醇的滲透現象是種怎樣的現象？
072為改善甲醇燃料電池性能的嘗試
073抑製甲醇滲透現象的新電解質膜範例
074行動設備用甲醇燃料電池的係統結構
075選擇主動式與被動式的重點
076也嘗試製造過行動設備用的固態高分子膜燃料電池
077行動設備用甲醇燃料電池的開發史
078在社會上推廣甲醇時的問題點
COLUMN 甲醇燃料電池無需使用重組器
第６章 來調查一下工業用燃料電池吧！
079工業用燃料電池會用在何種用途上？
080開啟工業用市場的磷酸燃料電池
081磷酸燃料電池的開發與市場開拓史
082食物廢棄物或廚餘是有效的能源資源
083利用廚餘產生電力的燃料電池
084利用生質廢棄物能源的熔融碳酸鹽型
085稱為第三世代燃料電池的固態氧化物燃料電池
086高溫型燃料電池可使用的燃料範圍廣泛
087結閤高溫型燃料電池與氣輪機發電係統的高效率發電係統
COLUMN 各種工業用燃料電池的登場
第７章 智慧型能源網與氫能社會
088氫能社會的印象
089氫是怎樣的物質？
090想像一下近未來的環保生活吧
COLUMN 智慧型能源網與氫能源係統
參考文獻
索引

好的，這是一份關於一本名為《燃料電池のキホン》的圖書的詳細簡介，內容旨在全麵涵蓋該書可能包含的知識點，同時確保語言自然、專業，不帶有AI痕跡。 --- 《燃料電池のキホン》圖書簡介：深入探索能源轉化的基石 圖書定位： 本書旨在為讀者提供一套係統、全麵且深入的燃料電池基礎知識體係。它不僅僅是一本理論概述，更是一本結構嚴謹的入門與進階參考手冊，緻力於將復雜的電化學原理轉化為易於理解的概念框架，為工程師、科研人員、能源行業從業者以及相關專業學生提供堅實的理論基礎和實踐指導。 內容框架與核心主題： 本書的編排邏輯清晰，從最基本的電化學原理齣發，逐步深入到燃料電池的各種核心技術、係統構成、運行機製、關鍵材料以及麵臨的挑戰與未來展望。 第一部分：燃料電池的電化學基礎與原理（Foundations of Electrochemical Theory） 本部分是理解燃料電池工作機製的基石。它首先迴顧瞭電化學的基本定律，包括法拉第電解定律、能斯特方程以及電化學熱力學基礎，為後續的電池性能分析打下理論基礎。 1. 電池的本質與分類： 詳細闡述瞭燃料電池與傳統電池（如蓄電池）在能量輸入和輸齣方式上的根本區彆。係統地介紹瞭燃料電池的種類劃分，基於工作溫度、電解質類型和燃料形式的主要分類體係。 2. 核心電化學反應： 深入剖析瞭燃料電池內部的電極反應機理。重點講解瞭陽極氧化反應（燃料的活化過程）和陰極還原反應（氧化劑的獲取過程）。對反應動力學進行瞭細緻的闡述，包括歐姆極化、濃差極化和活化極化這三大極化現象的物理化學根源及其對電池性能的影響。 3. 電池的電壓與效率： 闡釋瞭燃料電池的理論開路電壓（Nernst電壓）的計算方法，以及實際工作電壓與理論電壓之間的差距分析。引入瞭法拉第效率和能量轉換效率的概念，並探討瞭如何通過優化反應條件來提高整體熱力學效率。 第二部分：主要燃料電池類型詳解（Detailed Analysis of Major Fuel Cell Types） 本書用大量篇幅係統性地介紹瞭當前研究和商業化應用中最具代錶性的幾種燃料電池技術，分析瞭它們各自的優勢、局限性以及適用的應用場景。 1. 質子交換膜燃料電池（PEMFC）： 工作機製： 重點闡述瞭固態聚閤物電解質膜的離子傳導機製，以及在低濕度和低溫下質子傳輸的挑戰。 關鍵材料： 詳細對比瞭 Nafion 等商用離子交換膜的性能參數，並探討瞭新型非氟化膜的研究進展。 應用焦點： 強調瞭其在便攜式電源和汽車領域（如氫燃料電池汽車）的驅動作用。 2. 固體氧化物燃料電池（SOFC）： 高溫特性： 解釋瞭 SOFC 在 600°C 至 1000°C 範圍內工作的原理，以及高溫帶來的快速啓動和多燃料兼容性的優勢。 電解質與電極： 詳述瞭氧化物陶瓷材料如 YSZ（氧化釔穩定氧化鋯）在電解質中的應用，以及陰極材料（如 LSM）的挑戰，特彆是在二氧化碳環境下的穩定性問題。 係統集成： 討論瞭 SOFC 在分布式發電和熱電聯供（CHP）係統中的集成設計。 3. 堿性燃料電池（AFC）與磷酸型燃料電池（PAFC）： AFC 特點： 闡述瞭其使用液態KOH電解質的特點，以及對二氧化碳敏感性的限製。 PAFC 技術： 分析瞭使用濃磷酸作為電解質的特性，特彆是在中溫運行條件下對燃料純度的要求。 4. 直接甲醇燃料電池（DMFC）： 直接供能： 詳細介紹瞭直接在陽極氧化甲醇的反應路徑，以及甲醇穿透效應（Crossover Effect）對電池性能的嚴重製約。 微型應用： 探討瞭其在便攜式電子設備和應急電源中的潛在價值。 第三部分：關鍵組件、係統設計與製造（Components, System Design, and Manufacturing） 本部分著眼於工程實踐，將理論轉化為可製造和可運行的係統。 1. 膜電極組件（MEA）工程： 催化劑層設計： 深入探討瞭鉑族金屬（PGM）催化劑的應用，包括納米結構控製、載體效應以及無/低鉑催化劑的開發方嚮。 三相界麵（TPB）： 詳細分析瞭氣體擴散、電子傳導和離子傳導在催化層中交匯的“三相界麵”對反應速率的關鍵作用。 2. 氣體擴散層（GDL）與集流體： 講解瞭 GDL 在氣體傳輸、水分管理和電子導電性之間尋求平衡的設計考量。 3. 堆棧（Stack）與係統集成： 介紹瞭燃料電池堆的串聯結構原理，包括雙極闆（Bipolar Plate）的設計（流道結構、材料選擇）對於均勻供氣和散熱的重要性。並討論瞭係統層麵的輔助設備，如水管理係統、熱管理係統和啓動/停機策略。 第四部分：性能評估、耐久性與未來挑戰（Performance Metrics and Future Outlook） 本部分關注燃料電池技術的實際應用落地所必須解決的問題。 1. 性能測試與錶徵： 介紹電化學阻抗譜（EIS）、循環伏安法（CV）等先進測試技術，用於診斷電池內部的極化機製和電化學活性。 2. 壽命與耐久性： 探討瞭導緻燃料電池壽命衰減的機製，包括催化劑燒結、溶解、碳載體腐蝕以及膜的機械/化學降解。提齣瞭提高長期穩定性的材料和操作策略。 3. 燃料與供應鏈： 重點分析瞭氫氣作為清潔燃料的製備、儲存（高壓、液態、化學載體）和安全輸送的基礎技術。同時，討論瞭對替代燃料（如天然氣、生物燃料）進行內重整或外重整以適應現有燃料電池的工程方法。 4. 經濟性與商業化： 對比瞭不同燃料電池係統的度電成本（LCOS），分析瞭規模化生産和材料替代（特彆是貴金屬替代）對降低係統成本的關鍵作用。 總結： 《燃料電池のキホン》是一部結構完整、內容詳實的專著，它係統地梳理瞭燃料電池領域從基礎科學到工程應用的全部關鍵環節。讀者通過研讀本書，將不僅能掌握燃料電池的工作原理，還能深入理解當前技術瓶頸所在，為未來的研發和技術選型提供堅實的知識支撐。本書的深度和廣度使其成為相關領域專業人士案頭不可或缺的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

我得承認，這本書的語言風格與我過去接觸的大多數技術文獻有著顯著的區彆。它沒有那種為瞭顯得高深而故意使用的冗長、晦澀的句式，相反，它采取瞭一種相當剋製且高效的錶達方式。作者似乎更注重於用最精煉的語言傳遞最核心的信息，這使得閱讀效率得到瞭極大的提升。但是，這種簡潔並非等同於膚淺，恰恰相反，它要求讀者具備一定的背景知識來“填補”那些被省略的推導過程。對於已經有一定基礎的讀者來說，這簡直是福音，因為它減少瞭大量重復性的鋪墊，能夠直接進入核心的辯論和分析環節。偶爾，作者會在關鍵處穿插一兩句富有哲理性的評論，比如談及技術發展所麵臨的倫理睏境或者經濟性約束時，這種人性的溫度讓整本書的閱讀體驗變得更加立體和耐人尋味，不再是單純的公式和圖錶堆砌。

評分☆☆☆☆☆

從實際應用的角度來看，這本書的價值體現得淋灕盡緻。它不僅僅是理論的闡述者，更像是一位經驗豐富的工程師在傳授“實戰秘籍”。書中大量的案例分析，都不是那種完美無瑕的教科書式例子，而是充滿瞭真實世界中會遇到的各種“乾擾項”和“非理想狀態”。作者詳細拆解瞭這些復雜情況是如何影響最終結果的，並且給齣瞭詳細的診斷流程和調試策略。我尤其欣賞它在涉及標準規範和行業趨勢的部分，作者不僅引用瞭權威來源，還對這些規範背後的製定邏輯進行瞭深入剖析，這使得我們不僅僅知道“該做什麼”，更明白瞭“為什麼要這麼做”。對於正在進行項目開發或産品優化的專業人士而言，這本書提供的不僅僅是知識，而是一套可以直接應用於解決實際工程難題的方法論工具箱。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭整整一個周末的時間，試圖跟上這本書的敘事節奏，坦白說，它的邏輯推進是極其嚴謹和綫性的，每一個概念的引入都像是為下一個知識點鋪設的堅實地基。作者在構建知識體係時，展現齣一種近乎建築師般的精確性，從宏觀的原理概述過渡到微觀的材料科學分析，銜接得天衣無縫。我特彆欣賞作者在處理跨學科知識時的遊刃有餘，它並非將不同領域的知識點簡單堆砌，而是清晰地展示瞭它們之間如何相互影響、相互製約，形成一個有機的整體。閱讀過程中，我經常需要停下來，迴顧前麵章節的內容，不是因為不理解，而是因為作者在某一個關鍵的論點上設置瞭一個極為深刻的洞察，讓你不得不停下來細細品味其背後的深層含義。這種結構化的講解方式，對於初學者來說可能需要一些耐心去適應，但一旦跟上節奏，你會發現自己在知識體係的構建上獲得瞭巨大的飛躍，仿佛被直接領進瞭一個高層次的思考空間。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵那種深邃的墨綠色調，搭配著燙金的標題字體，透著一股沉穩且專業的氣息。我通常習慣於先觸摸書的質感，這本書的紙張厚實適中，翻頁時有一種令人愉悅的沙沙聲，不是那種廉價的輕飄感，而是仿佛能感覺到作者和編輯在每一個細節上的用心。內頁的排版也極為考究，字距和行距的把握恰到好處，即便是需要長時間閱讀技術性內容時，眼睛也不會感到過於疲勞。特彆是那些圖錶的插頁部分，彩印的清晰度和色彩飽和度都達到瞭專業級的標準，這對於理解復雜結構和流程至關重要。我注意到，很多技術書籍在印刷上容易齣現墨跡不勻或者綫條模糊的問題，但這本書在這方麵做得非常齣色，體現瞭齣版方對高質量內容的承諾。這種視覺和觸覺上的良好體驗，極大地提升瞭我想要深入研讀這本書的內在動力，它不像是一本冰冷的技術手冊，更像是一件精心製作的藝術品，讓人願意珍藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容深度上的挖掘，是真正讓我感到震撼的地方。我閱讀過不少市麵上的同類書籍，它們往往在基礎理論點到即止，無法滿足資深學習者對“為什麼”和“如何優化”的探求。然而，這本書卻敢於深入到那些常常被其他書籍忽略的“灰色地帶”，例如在特定工作條件下性能衰減的臨界點分析，以及針對不同應用場景下的定製化解決方案探討。作者沒有迴避那些充滿爭議或尚未完全定論的研究方嚮，反而以一種非常客觀和批判性的態度進行瞭梳理和評估。這種不偏不倚的學術態度，使得這本書的參考價值遠超一般的教材，更像是一本前沿研究者的案頭必備工具書。每當遇到一個似乎已經解答的問題，作者總能提供一個全新的、基於實驗數據的視角去重新審視，這種挑戰既有知識的慣性思維的過程，對我來說是閱讀體驗中最為刺激的部分。