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能量轉化與存儲原理(李美成) 版權信息
- ISBN：9787122464576
- 條形碼：9787122464576 ; 978-7-122-46457-6
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
能量轉化與存儲原理(李美成) 內容簡介
《能量轉化與存儲原理》是教育部高等學校材料類專業教學指導委員會規劃教材，同時也是戰略性新興領域“十四五”高等教育教材體系建設團隊項目的核心教材之一。書中針對新能源相關專業學科交叉性強的特點，對能量轉化和能量存儲的物理基礎進行了梳理和凝練；結合新能源領域的前沿進展，全面深入地闡述了光能轉化原理與過程、熱能轉化原理與過程、化學能轉化原理與過程、化學儲能原理、物理儲能原理以及其他能量轉化及存儲原理，介紹了相關過程中用到的關鍵材料和工藝技術。鑒于能量轉化與存儲過程中能源管理的重要性，教材涵蓋了能源系統能量管理原理與技術方面的知識。 本書是高等院校新能源材料與器件、新能源科學與工程、儲能科學與工程等新能源相關專業本科生、研究生的教材或參考書；同時，也可以作為光伏器件、儲能器件、能源管理等相關技術領域從業人員的參考書。
能量轉化與存儲原理(李美成)能量轉化與存儲原理(李美成) 前言
能源是經濟社會發展的重要物質基礎和動力源泉，也是推進“雙碳目標實現”的主戰場。“雙碳”背景下，大力發展新能源是保障能源安全和推進能源綠色轉型的必由之路。以中國式現代化全面推進中華民族偉大復興，走出生態優先、綠色低碳的高質量發展道路，需要加快推進能源生產和消費革命，全面構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系。大力發展新能源也是應對我國能源發展、低碳轉型所面臨一系列挑戰的出路。
能量轉化與存儲原理(李美成) 目錄
第1章緒論
1.1能源的分類與特征 001
1.1.1光能 002
1.1.2機械能 003
1.1.3熱能 005
1.1.4生物質能 005
1.1.5核能 007
1.2新能源利用發展現狀及趨勢 007
1.2.1光能利用發展現狀及趨勢 008
1.2.2機械能利用發展現狀及趨勢 010
1.2.3熱能利用發展現狀及趨勢 012
1.2.4化學能-電能轉化與存儲技術發展現狀及趨勢 013
1.2.5生物質能利用發展現狀及趨勢 014
1.2.6核能利用發展現狀及趨勢 015
思考題 016
參考文獻 016
第2章能量轉化的物理基礎
2.1能量的分類 018
2.1.1能量的性質分類 018
2.1.2能量的形式分類 022
2.1.3能量的品位 039
2.2能量轉化的基本定律 040
2.3能量轉化的固體基礎 041
2.3.1固體中的能量概念 041
2.3.2能帶理論和半導體 043
2.3.3半導體電子論 046
2.4能量轉化的熱電基礎 059
2.4.1熱電效應 059
2.4.2湯姆遜效應 061
2.4.3熱能-電能的相互轉化過程 061
2.5能量轉化的熱力學基礎 062
2.5.1工質及其狀態參數 062
2.5.2系統與環境 063
2.5.3熱力學狀態 063
2.5.4過程與途徑 064
2.5.5熱量與功 065
2.5.6熱力學定律 066
2.5.7傳熱學 069
2.6能量轉化的物化基礎 071
2.6.1熱力學勢 072
2.6.2化學能-熱能轉化的熱化學 073
2.6.3化學能-電能轉化的電化學 077
2.7能量轉化的電磁基礎 079
2.7.1麥克斯韋方程組 080
2.7.2庫侖定律和洛倫茲定律 081
2.7.3電能的傳輸 081
思考題 088
參考文獻 088
第3章光能轉化原理與過程
3.1光能與電能轉化 090
3.1.1光伏效應與效率極限 090
3.1.2半導體結和p-n結 096
3.1.3太陽電池工作過程 100
3.1.4半導體輸運方程組 106
3.1.5半導體輸運方程組的求解 108
3.1.6太陽電池的主要參數 121
3.1.7影響太陽電池伏安特性的因素 124
3.1.8太陽電池標準測試條件 126
3.1.9太陽電池材料與技術簡介 127
3.2光能與熱能轉化 134
3.2.1光熱轉化過程 134
3.2.2光熱轉化材料 136
3.2.3光熱轉化利用技術 138
3.3光能與生物質能轉化 146
3.3.1自然光合作用的基本原理 146
3.3.2自然光合作用的主要方式 148
3.3.3生物質光合作用制氫 150
3.4光能與化學能轉化 151
3.4.1人工光合作用的基本原理 151
3.4.2人工光合作用的主要反應途徑 152
3.4.3人工光合作用的評價方法 155
3.4.4聚光太陽能化學轉化利用 156
思考題 159
課后習題 159
參考文獻 160
第4章熱能轉化原理與過程
4.1動力循環理論 162
4.1.1循環的概念 162
4.1.2卡諾循環與卡諾定理 163
4.2熱能與電能轉化 166
4.2.1蒸汽動力循環 166
4.2.2燃氣動力循環 175
4.2.3發電廠概述 177
4.2.4新型熱工過程熱電轉化 181
4.2.5非熱工過程熱電轉化 186
4.2.6熱能與電能轉化的效率與應用 193
4.3熱能的梯級利用 194
4.3.1梯級利用理論概述 194
4.3.2梯級利用的主要應用 195
4.3.3低溫熱能的品位提升 200
思考題 201
課后習題 201
參考文獻 202
第5章化學能轉化原理與過程
5.1化學能與電能轉化 204
5.1.1氫能簡介 204
5.1.2氫能轉化為電能的方式 205
5.1.3燃料電池 205
5.2化學能與熱能轉化 213
5.2.1燃燒反應 213
5.2.2鋁熱反應 218
5.3生物質能與電能轉化 218
5.3.1生物質直接燃燒發電 219
5.3.2生物質氣化發電 221
5.3.3沼氣發電 222
5.3.4生活垃圾焚燒發電 224
5.3.5混合燃燒發電 225
5.4生物質燃料轉化 226
5.4.1生物質氣化技術 226
5.4.2生物質熱解技術 228
5.4.3生物質固化技術 232
思考題 234
課后習題 235
參考文獻 235
第6章化學儲能原理
6.1傳統蓄電池工作原理 238
6.1.1鉛酸電池 238
6.1.2鎳鎘電池 240
6.1.3鎳氫電池 242
6.1.4鎳鐵電池 245
6.1.5鎳鋅電池 246
6.2鋰離子電池工作原理 247
6.2.1鋰元素的基本理化特性 247
6.2.2鋰離子電池發展歷史 248
6.2.3鋰離子電池結構及基本原理 248
6.2.4鋰離子電池主要性能參數 252
6.2.5鋰離子電池材料 253
6.2.6鋰離子電池應用與展望 258
6.3金屬-空氣電池工作原理 258
6.3.1空氣電極 258
6.3.2空氣電極催化劑 259
6.3.3鋅空氣電池 260
6.3.4鋁空氣電池 261
6.3.5鐵空氣電池 263
6.3.6鎂空氣電池 264
6.3.7鋰空氣電池 265
6.3.8充電的金屬空氣電池 265
6.4其他化學電池工作原理 269
6.4.1液流電池 269
6.4.2鈉硫電池 271
6.4.3金屬鈉-氯化物電池 273
6.5超級電容器儲能原理 275
6.5.1超級電容器概述 275
6.5.2超級電容器與電池的比較 276
6.5.3贗電容模型及其原理 277
6.5.4制備與評價方法 277
6.6氫能儲能 279
6.6.1金屬儲氫材料 280
6.6.2碳質儲氫材料 282
6.6.3無機化合物儲氫材料 283
6.6.4有機液體儲氫材料 284
思考題 285
課后習題 285
參考文獻 286
第7章物理儲能原理
7.1電磁能存儲原理 287
7.1.1電磁能概述 287
7.1.2磁能和磁共能 288
7.1.3超導電磁儲能 290
7.1.4電容儲能 305
7.2熱能存儲原理 305
7.2.1儲熱原理與技術 305
7.2.2典型儲熱技術 310
7.3抽水蓄能 319
7.3.1抽水蓄能概述 319
7.3.2抽水蓄能系統基本原理 320
7.3.3抽水蓄能系統的性能指標 320
7.3.4抽水蓄能技術 322
7.4壓縮空氣儲能 323
7.4.1壓縮空氣儲能概述 323
7.4.2壓縮空氣儲能基本原理 324
7.4.3壓縮空氣儲能系統的性能指標 325
7.4.4壓縮空氣儲能技術 326
7.5飛輪儲能 328
7.5.1飛輪儲能概述 328
7.5.2飛輪儲能基本原理 328
7.5.3飛輪儲能系統的性能指標 330
7.5.4飛輪儲能技術 331
思考題 334
課后習題 334
參考文獻 335
第8章其他能量轉化及存儲原理
8.1機械能與電能轉化 337
8.1.1壓電能量轉化原理 337
8.1.2壓電材料 341
8.1.3壓電能量轉化進展 343
8.2電磁能與機械能轉化 345
8.2.1磁能與機械能轉化 345
8.2.2電磁能與機械能轉化概述 347
8.2.3單邊激勵機電裝置 348
8.3核能與電能轉化 352
8.3.1核能與電能轉化原理 352
8.3.2核電站原理 356
8.4其他能量間接轉化過程 360
8.4.1風能與電能的轉化 360
8.4.2海洋能與電能的轉化 362
8.5混合能量存儲原理 365
8.5.1混合儲能的提出 365
8.5.2混合儲能系統 367
思考題 369
課后習題 370
參考文獻 370
第9章能源系統能量管理原理與技術
9.1能源系統能量管理原理 372
9.1.1能源系統與能量管理 372
9.1.2能源系統能量管理方式 374
9.1.3能源系統的能量信息管控 380
9.2電力系統能量管理的原理與技術 384
9.2.1電力系統與能量管理 384
9.2.2新型電力系統能量管理技術 388
9.2.3電力系統能量管理安全 394
9.3綜合能源系統中的能量控制技術 400
9.3.1綜合能源系統概述 401
9.3.2綜合能源系統規劃與評估方法 404
9.3.3綜合能源系統優化運行技術 413
9.3.4智慧能源的能量控制 417
思考題 421
課后習題 422
參考文獻 422
第10章新型能量轉化與存儲技術
10.1新型能量轉化技術 425
10.1.1鈣鈦礦太陽電池技術 425
10.1.2納米體系的能量轉化技術 432
10.1.3光帆技術 440
10.1.4基于石墨烯等碳基材料的水力生電材料與器件 441
10.2新型能量存儲技術 443
10.2.1各種新型電池 444
10.2.2光儲一體 449
思考題 452
參考文獻 453
思考題及課后習題答案（二維碼）
展開全部
能量轉化與存儲原理(李美成) 作者簡介
李美成，華北電力大學教授，長江特聘教授、國家科技部創新領軍人才，教指委委員，科技委委員、享受國務院政府特殊津貼。新能源學院院長，國家重大科技基礎設施辦公室常務副主任，新能源材料與器件技術研究中心主任，國家一*流專業“雙萬專業”負責人。曾于2004-2006年期間在英國劍橋大學進行訪問研究。入選“新世紀優秀人才”、北京市“百名科技領軍”人才、科技部創新人才推進計劃“科技創新人才”。主要從事新能源與儲能工程的教學科研工作。主持國家自然科學基金重大研究計劃、重點項目、“863”計劃、國家重點研發計劃課題等項目，以獨立通訊作者在Nature Energy、Joule、Progress in Materials Science、Advanced Materials等期刊發表論文300余篇；獲中國和美國專利授權60項，中英文編著8本。第*一完成人獲黑龍江省自然科學一等獎、自然科學二等獎、國家教學成果二等獎、北京市教學成果一等獎等科研和教學獎勵10余項，獲“電力科技創新獎”特等獎、中國可再生能源學會技術發明一等獎。入選美國斯坦福大學發布的全球前2%頂*尖科學家榜單，獲國際先進材料協會2021年獎章（IAAM Medal）。擔任國家科技獎會評專家、基金委會評專家、科技部重點研發計劃會評專家等。多次作為大會主席、副主席組織國內外學術會議等。擔任IEEE PES儲能材料與器件技術分委會主席，中國可再生能源學會常務理事、光伏專委會副主任，中國能源研究會智慧能源與零碳化專委會副主任，中國高科技產業化研究會新能源與碳中和專委會主任等。IET Renewable Power Generation、CSEE Journal of Power and Energy Systems、Carbon Energy、Energy Materials、Journal of Materiomics、《中國電力》、《儲能科學與技術》、《新能源進展》期刊編委。
李美成，華北電力大學教授，長江特聘教授、國家科技部創新領軍人才，教指委委員，科技委委員、享受國務院政府特殊津貼。新能源學院院長，國家重大科技基礎設施辦公室常務副主任，新能源材料與器件技術研究中心主任，國家一*流專業“雙萬專業”負責人。曾于2004-2006年期間在英國劍橋大學進行訪問研究。入選“新世紀優秀人才”、北京市“百名科技領軍”人才、科技部創新人才推進計劃“科技創新人才”。主要從事新能源與儲能工程的教學科研工作。主持國家自然科學基金重大研究計劃、重點項目、“863”計劃、國家重點研發計劃課題等項目，以獨立通訊作者在Nature Energy、Joule、Progress in Materials Science、Advanced Materials等期刊發表論文300余篇；獲中國和美國專利授權60項，中英文編著8本。第*一完成人獲黑龍江省自然科學一等獎、自然科學二等獎、國家教學成果二等獎、北京市教學成果一等獎等科研和教學獎勵10余項，獲“電力科技創新獎”特等獎、中國可再生能源學會技術發明一等獎。入選美國斯坦福大學發布的全球前2%頂*尖科學家榜單，獲國際先進材料協會2021年獎章（IAAM Medal）。擔任國家科技獎會評專家、基金委會評專家、科技部重點研發計劃會評專家等。多次作為大會主席、副主席組織國內外學術會議等。擔任IEEE PES儲能材料與器件技術分委會主席，中國可再生能源學會常務理事、光伏專委會副主任，中國能源研究會智慧能源與零碳化專委會副主任，中國高科技產業化研究會新能源與碳中和專委會主任等。IET Renewable Power Generation、CSEE Journal of Power and Energy Systems、Carbon Energy、Energy Materials、Journal of Materiomics、《中國電力》、《儲能科學與技術》、《新能源進展》期刊編委。
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