本书讨论了各种主要的储能方法的基本原理，包括热能储存过程中的相变和可逆反应；储氢和有机燃料过程中的重要载体等，其中也涉及机械、电磁系统等领域的原理。还重点关注了电化学储能系统的最新发展，包括传统电池系统的进展和其他一些最新的进展，如最近发展迅速的锂电池。本书对储能的基本概念、原理和应用都进行了详细的论述，对于学生和科研人员都有很高的参考价值。
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目录
- 前言
1 绪论
1.1 概述
1.2 燃料分配系统中的储能技术
1.3 储能技术的周期性
1.3.1 长期储能技术
1.3.2 短期储能技术
1.4 负载平衡问题
1.5 削峰填谷技术
1.6 短期瞬变
1.7 可移动设备的储能
1.7.1 电子设备的储能
1.7.2 汽车的储能
1.8 氢动力汽车
1.9 建筑温控技术
1.10 先进照明技术
1.11 本书架构
参考文献
2 基本概念
2.1 概述
2.2 热功当量
2.3 热力学第一定律——能量守恒定律
2.4 焓
2.5 熵
2.5.1 热熵
2.5.2 构型熵
2.6 功
2.7 温度对G,H和S的影响
2.8 不可逆和可逆的储能模式
2.9 卡诺极限
2.10 电能质量
参考文献
3 热能
3.1 概述
3.2 显热
3.3 潜热
3.3.1 无机相变材料
3.3.2 有机相变材料
3.4 准潜热
3.5 热泵
参考文献
4 可逆化学反应
4.1 概述
4.2 非相合反应的类型
4.2.1 插入反应
4.2.2 化合反应
4.2.3 分解反应
4.2.4 置换反应
4.3 相图
4.3.1 吉布斯相律
4.3.2 二元相图
4.3.3 杠杆定则
4.3.4 二元系中三相反应
4.3.5 包晶反应
4.3.6 共晶反应
4.4 固液反应的热效应
4.5 可逆气相反应的热效应
参考文献
5 有机燃料储能
5.1 概述
5.2 生物质能
5.3 动物中的生物质能
5.4 固体生物质能
5.5 合成液体燃料
5.6 液化气体燃料
5.7 燃料能量含量
参考文献
6 机械能
6.1 概述
6.2 势能
6.3 压缩气体的势能
6.4 重力势能
6.5 水力发电
6.6 抽水蓄能
6.7 水流动能
6.8 动能
6.8.1 平动动能
6.8.2 转动动能
6.9 内部结构中的储能
参考文献
7 电磁能
7.1 概述
7.2 电容器的储能
7.2.1 平行板电容器的储能
7.3 电荷存储机理
7.3.1 双电层静电储能
7.3.2 固体电极表面的二维吸附
7.3.3 三维吸附
7.3.4 重构反应
7.4 相对储能
7.5 储能品位的重要性
7.6 电容器的瞬态行为
7.7 含电容的机电系统暂态模型
7.7.1 概述
7.7.2 拉普拉斯变换
7.7.3 实例
7.8 磁场储能
7.8.1 物质在磁场中的能量
7.8.2 超导磁系统中的储能
7.8.3 超导材料
参考文献
8 氢能
8.1 概述
8.2 氢气的生产
8.2.1 水蒸气转化法
8.2.2 水蒸气与碳的反应
8.2.3 电解水法
8.2.4 热解水法
8.2.5 水制氢气其他化学法
8.2.6 其他方法
8.3 政府对氢能的推广
8.4 氢气的储存方法
8.4.1 高压罐存储气态氢
8.4.2 绝缘罐存储液态氢
8.4.3 金属固态储氢
8.5 其他储氢方法
8.5.1 含氢负离子的材料
8.5.2 储氢媒介和相关材料
8.5.3 可逆有机液体储氢
8.6 储氢的安全性
参考文献
9 电化学能
9.1 概述
9.2 简单的电化学反应
9.3 电化学电池反应的主要类型
9.3.1 化合反应
9.3.2 位移反应
9.3.3 插入反应
9.4 重要的实验参数
9.4.1 操作电压和能量品位
9.4.2 电荷容量
9.4.3 最大理论比能量
9.4.4 充放电过程的电压变化
9.4.5 循环过程
9.4.6 自放电
9.5 电化学电池的一般等效电路
9.5.1 阻抗对晶胞中离子和原子迁移的影响
9.5.2 电解质中电子泄露的影响
9.5.3 粒子的迁移数
9.5.4 输出电压、离子价态与电子迁移数的关系
9.5.5 自放电的焦耳热
9.5.6 电流来自电池的假想
参考文献
10 电化学电池的电压与容量规律
10.1 概述
10.2 不同电化学电池热力学属性
10.3 实例:锂-碘电池
10.3.1 最大理论能量的计算
10.3.2 温度对电池电压的影响
10.4 放电曲线与吉布斯相律
10.5 库仑滴定法
参考文献
11 均衡与近似均衡下的双电极系统
11.1 概述
11.2 二元系中相图与电动势的关系
11.3 实例:锂锑系统
11.4 稳定相域
11.5 实例:锂-铋系统
11.6 其他二元系中的库仑滴定法
11.7 温度对电位的影响
11.8 氧化物及类似材料的应用
11.9 埃林厄姆相图与其他相图
11.10 液态二元系
11.11 机理和术语的进一步说明
11.12 小结
参考文献
12 均衡与近似均衡下的三电极系统
12.1 概述
12.2 三相图与相稳定性图
12.3 三元系中子三角结构
12.4 实例:钠-镍-氯化物构成的三元系
12.5 实例:锂-铜-氯化物构成的三元系
12.5.1 电压计算
12.5.2 实验设计:氯化铜电池
12.6 Li-CuCl电池与Li-CuCl_2电池最大理论比能
12.7 比容量与容量密度
12.8 含镁金属氢化物系统
12.9 实例:锂过渡金属氧化物
12.10 两种二元合金构成的三元系
12.10.1 实例:常温下Li-Cd-Sn构成的三元系
12.11 附加成分的影响
12.12 小结
参考文献
13 电极的插入反应
13.1 概述
13.2 层结构中附加元素注入的实例
13.3 浮式柱状层结构
13.4 固体中附加元素注入的术语
13.5 元素注入的不同配置方式
13.6 顺序插入反应
13.7 不同溶剂的联合注入
13.8 平行线性隧道注入
13.9 主体结构的改变
13.9.1 晶体到非晶体
13.9.2 电动势对产物的影响
13.9.3 可移动元素的初步提取
13.10 电极成分的改变
13.10.1 概述
13.10.2 单一金属固溶体成分的改变
13.10.3 客体离子的构型熵
13.10.4 金属固溶体中浓度对电子化学势的影响
13.10.5 金属固溶体中两种相关成分对电势的影响
13.10.6 金属固溶体中组分对两相重组反应电势对的影响
13.11 小结
参考文献
14 偏离完全平衡的电极反应
14.1 概述
14.2 稳态和亚稳态平衡
14.3 选择性平衡
14.4 非晶体结构与晶体结构的形成
14.5 偏离平衡的动力学原因
15 铅酸电池
15.1 概述
15.2 铅酸系统的化学原理
15.2.1 MTSE的计算
15.2.2 充电状态对电池电压的影响
15.3 单个电极电势
15.4 电极与电化学反应机制的联系
15.5 电极结构
15.5.1 体积的变化和脱落
15.6 合金材料在电极网络的应用
15.7 网络材料的选择与设计
15.8 密封铅酸电池的发展
15.9 其他设计
15.9.1 其他改进
15.10 PbO_2中氢的迅速扩散
参考文献
16 水性体系中的负电极
16.1 概述
16.2 水性体系中的锌电极
16.2.1 概述
16.2.2 H-Zn-O系统的热力学关系
16.2.3 锌电极的问题
16.3 镉电极
16.3.1 概述
16.3.2 H-Cd-O系统的热力学关系
16.3.3 镉电极的运行机制
16.4 金属氢化物电极
16.4.1 概述
16.4.2 金属氢化物电池的商业化发展
16.4.3 氢化物材料
16.4.4 歧化和激活
16.4.5 压力-成分的关系
16.4.6 温度的影响
16.4.7 AB_2合金
16.4.8 两种结构比较
16.4.9 尚未商业化的电池合金
16.4.10 氢化物粒子微型胶囊包装
16.4.11 其他黏合剂
16.4.12 用于负电极的固体电解质种类
16.4.13 不同金属氢化物的最大理论容量
参考文献
17 水性体系中的正电极
17.1 概述
17.2 水性体系中的二氧化锰电极
17.2.1 概述
17.2.2 开路电动势
17.2.3 放电过程电动势的变化
17.3 镍电极
17.3.1 概述
17.3.2 Ni(OH)_2和NiOOH电极的结构特征
17.3.3 运行机制
17.3.4 电化学特性和结构之间的关系
17.3.5 自放电
17.3.6 过度充电
17.3.7 热力学相关知识
17.4 镍电极记忆的效应
17.4.1 概述
17.4.2 镍电极的工作特性
17.4.3 过度充电现象
17.4.4 小结
参考文献
18 锂电池的负电极
18.1 概述
18.2 锂电极
18.2.1 非正常位置沉积
18.2.2 形状改变
18.2.3 树突
18.2.4 单纤维式增长
18.2.5 热耗散
18.3 金属锂的其他用途
18.4 锂-碳合金
18.4.1 概述
18.4.2 石墨中掺杂金属锂的理想模型
18.4.3 石墨结构的变化
18.4.4 锂掺入石墨的结构变化
18.4.5 石墨中锂的电化学行为
18.4.6 无定形碳中锂的电化学行为
18.4.7 含锂的碳氢化合物
18.5 锂合金
18.5.1 概述
18.5.2 二元锂合金的热力学平衡特性
18.5.3 室温实验
18.5.4 二元液态合金
18.5.5 混合导体的矩形电极
18.5.6 爆裂作用
18.5.7 微米和纳米结构电极
18.5.8 室温下非晶形产物的形成
参考文献
19 锂电池的正电极
19.1 概述
19.2 电极的插入反应(非重构反应)
19.2.1 多于一种间隙位置或氧化还原物质的反应
19.3 放电结束后的电池组成
19.4 锂电池的固态正电极
19.4.1 概述
19.4.2 晶体环境对电势的影响
19.4.3 氧负离子位于立方阵列面心的氧化物材料
19.4.4 氧离子位于紧凑六角形阵列的氧化物材料
19.4.5 含氟离子的材料
19.4.6 混合离子电池
19.4.7 无定型化
19.4.8 氧释放的问题
19.4.9 小结
19.5 正电极材料中的氢和水
19.5.1 概述
19.5.2 离子交换
19.5.3 简单的添加方法
19.5.4 锂-氢-氧构成的热力学系统
19.5.5 锂电极稳定存在于水中的实例
19.5.6 比水有更高稳定性的材料
19.5.7 大气中水蒸气对质子的吸附
19.5.8 水性体系中锂的提取
参考文献
20 不可充电电池
20.1 概述
20.2 常见的Zn-MnO_2碱性电池
20.3 室温下的Li-FeS_2电池
20.4 心脏起搏器中的Li-S_2电池
20.5 震动发生器中的锂-银-钒-氧化物电池
20.6 锌-空气电池
20.7 Li-CF_x电池
20.8 备用电池
20.8.1 概述
20.8.2 Li-SO_2电池
20.8.3 Li-SOCl_2电池
20.8.4 Li-FeS_2高温电池
参考文献
21 大中型规模的储能技术
21.1 概述
21.2 削峰填谷及瞬态问题
21.3 太阳能和风能的存储
21.4 专用储能技术
21.4.1 用于大规模储能的铅酸电池
21.4.2 钠硫电池
21.4.3 液流电池
21.4.4 纯液体电池
21.5 用于交通工具中的储能技术
21.5.1 概述
21.5.2 ZEBRA电池
21.5.3 混合储能策略
参考文献
22 展望
22.1 概述
22.2 近期发现的大型天然气田
22.3 新兴技术的发展方向
22.4 新兴的研究方向
22.4.1 有机“塑料晶体”材料
22.4.2 用于锂电池的有机电极材料
22.4.3 新材料的制备和电池制造技术
22.4.4 其他电解质
22.5 结论
参考文献
索引
京公网安备 11010102004214号