前言
主要符号对照表
第1章 绪论
参考文献
第2章 热力学
2.1 引言
2.2 可逆性
2.3 燃料电池最大电功与效率极限
2.3.1 Gibbs自由能与最大电功
2.3.2 效率与效率极限
2.4 燃料电池的电动势
2.4.1 Gibbs自由能与电动势
2.4.2 非标准状态电动势
2.5 界面电势差
2.5.1 双电层
2.5.2 相间电势
2.5.3 电化学势
参考文献
第3章 反应动力学
3.1 引言
3.2 质量作用定律
3.3 基元反应
3.4 化学反应速率理论
3.4.1 分子间碰撞
3.4.2 分子与固体表面碰撞
3.4.3 基于碰撞理论的反应速率表达式
3.5 非均相反应动力学
3.5.1 反应动力学表达式
3.5.2 通用表面动力学形式
3.5.3 黏附系数
3.6 电化学反应动力学
3.6.1 电化学反应动力学引言
3.6.2 活化能与反应速率
3.6.3 平衡状态下的电极反应动力学
3.6.4 电势与电化学反应速率的定量关联
参考文献
第4章 固体氧化物燃料电池
4.1 引言
4.2 SOFC的研发进展
4.3 SOFC工作原理
4.4 三相界面电化学氧化反应机理
4.4.1 H2电化学氧化反应机理
4.4.2 CO电化学氧化反应机理
4.5 碳氢燃料SOFC
4.5.1 碳氢燃料重整反应机理
4.5.2 碳氢燃料直接电化学氧化反应机理
4.6 积碳特性与反应机理
4.6.1 热力学分析
4.6.2 积碳反应机理
4.6.3 抗积碳材料
4.7 H2S中毒及氧化
4.8 SOFC发电系统
4.8.1 SOFC简单循环发电系统
4.8.2 SOFC-GT混合发电系统
4.9 本章小结
参考文献
第5章 固体氧化物燃料电池模型
5.1 引言
5.2 SOFC模拟研究意义
5.3 SOFC模型类型
5.3.1 膜电极模型
5.3.2 电池单元及电堆模型
5.3.3 系统模型
5.4 纽扣电池模型
5.4.1 模拟计算域与模型假设
5.4.2 反应机理
5.4.3 控制方程
5.4.4 边界条件设置
5.4.5 模型参数
5.4.6 模拟结果分析
5.5 SOFC电池单元与电堆模型
5.5.1 模型求解域
5.5.2 控制方程
5.5.3 边界条件
5.5.4 模拟结果分析
5.6 发电系统模型
5.6.1 西门子-西屋公司SOFC-GT混合发电系统
5.6.2 准二维SOFC模型
5.6.3 GT模型
5.6.4 换热器模型
5.6.5 重整器模型
5.6.6 燃烧器模型
5.6.7 模拟结果分析
5.7 本章小结
参考文献
第6章 固体氧化物火焰燃料电池
6.1 引言
6.2 发展概况及工作原理
6.2.1 发展概况
6.2.2 工作原理
6.3 SOFC热应力及抗热震性
6.3.1 FFC热应力分析模型
6.3.2 FFC启动中热应力及抗热震性
6.3.3 FFC运行中热应力
6.4 燃烧器富燃重整特性
6.4.1 自由空间富燃燃烧
6.4.2 多孔介质富燃燃烧
6.5 富燃火焰与燃料电池的耦合匹配特性
6.5.1 FFC基础性能
6.5.2 FFC电池单元构型
6.5.3 SOFC与富燃火焰耦合作用机制
6.6 FFC热电联供系统
6.6.1 基于FFC的微型冷热电联供系统模型
6.6.2 富燃当量比对系统性能的影响
6.6.3 燃料利用率对系统性能的影响
6.6.4 不同系统构型比较
6.7 挑战与展望
参考文献
第7章 固体氧化物直接碳燃料电池
7.1 引言
7.2 DCFC热力学分析
7.2.1 DCFC的开路电压
7.2.2 DCFC的理论效率
7.2.3 DCFC实际效率分析
7.3 SO-DCFC结构及分类
7.3.1 多孔固体阳极SO-DCFC
7.3.2 熔融碳酸盐阳极SO-DCFC
7.3.3 液态金属阳极SO-DCFC
7.4 多孔固体阳极SO-DCFC
7.4.1 CO反应传递影响
7.4.2 水蒸气气化的影响
7.4.3 催化气化反应的影响
7.4.4 碳间接反应的影响
7.5 熔融碳酸盐阳极SO-DCFC
7.5.1 熔融碳酸盐浸润特性的影响
7.5.2 熔融碳酸盐阳极反应机理
7.6 液态金属阳极SO-DCFC
7.6.1 金属氧化物对液态金属阳极的影响
7.6.2 液态金属阳极中的碳转化机理
7.7 DCFC电堆及系统
7.8 挑战与展望
7.8.1 DCFC的技术挑战
7.8.2 展望
参考文献
第8章 固体氧化物电解池及其可逆化操作
8.1 引言
8.2 SOEC的基本原理
8.3 三相界面的电化学反应机理
8.3.1 H2O/H2电化学转化
8.3.2 CO2/CO电化学转化
8.4 多孔电极中多相催化与电化学反应耦合
8.4.1 基本电化学性能
8.4.2 燃料极空间积碳特性
8.4.3 共电解H2O/CO2直接合成甲烷机理
8.4.4 介尺度多孔电极基元反应模型
8.4.5 多孔燃料极的化学/电化学反应分区
8.4.6 电极反应与传递过程耦合
8.4.7 辅助电解降低电耗
8.5 管式单元产物定向调控和动态特性
8.5.1 管式SOEC单元共电解H2O/CO2电化学性能
8.5.2 管式SO

燃料电池技术是能够实现能源清洁、高效利用的一类前沿关键技术，可望成为继火电、水电、核电后的第四代发电技术，成为电力行业的主力军之一。本书重点针对高温固体氧化物燃料电池及其逆过程，介绍高温电化学能量转化与储存技术的相关基础知识，阐释电化学科学与先进能源转化装置的关系。针对当前清洁能源发电及储能等关键技术，深入剖析电化学反应体系热力学理论、反应动力学理论及传递过程，分析电化学反应装置的理论建模方法及实验测试手段，研讨固体氧化物燃料电池的特征、结构，分析系统匹配与集成优化策略。
本书可作为高等院校能源及电化学相关专业高年级本科生及研究生教材，也可作为电化学能量转化与储存领域研究与应用人员的参考书籍。