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| 內容簡介： |
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《先进能源材料与器件》系统介绍了太阳能电池材料与器件、氢能材料与技术、燃料电池材料与器件、生物质能材料与技术、新型二次电池材料与器件、新型介电储能材料与器件以及它们的研究进展、发展趋势和应用前景。在此基础上，着重阐述了TOPCon电池、氢燃料电池、生物质制氢、钠离子电池等热点先进能源技术，同时涵盖了新型介电储能等特色内容，体现了时代性和前沿性。每章内容后面附有习题和最新参考文献，便于对知识的深入理解和掌握。本书是材料类、能源类、化学化工类等专业的本科生与研究生教材，也可供相关领域技术人员参考。
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| 關於作者： |
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刘晓燕，工学博士，教授。日本筑波大学材料工程学硕士，日本九州大学材料工程学博士。曾任日本国立物质材料研究所（NIMS）特别研究员，美国华盛顿大学（UW）Research Scientist。于2013年11月应聘回国，担任重庆科技学院教授，纳微复合材料与器件重庆市重点实验室新能源材料与器件平台负责人。研究方向为铁电材料及纳米功能材料。近年来，主持美国华盛顿大学GAP Fund 1项，主持国家基金委面上项目1项，主持深圳市科创委基础研究项目1项，主研日本文部省重大项目2项，主研日美科研合作项目2项；以第*一作者/通讯作者在ACS Applied Materials & Interfaces， Nanoscale， Journal of Power Sources等期刊发表SCI论文50余篇；应邀在国际/国内学术会议做主题报告和邀请报告25 余次，获国际学术会议蕞最佳墙报奖3次（指导硕士生获奖1次），以排名第*一获重庆产学研科技成果创新奖一等奖1项；以第*一发明人获日本授权发明专利2项（已在日本实现产业化），美国授权发明专利2项，中国授权发明专利3项。2012年获批美国杰出人才计划 (EB-1A-Extraordinary Ability)，2014年入选巴渝海外引智计划专家、重庆市高层次人才。主要学术和社会兼职包括：中科院深圳先进技术研究院客座研究员，河北工业大学客座教授，重庆大学博士生导师，硕士/博士论文评审专家，中国硅酸盐学会微纳技术分会第*一届理事会理事，先进功能材料与原子力显微技术系列国际学术会议组委会委员，Advanced Materials， Advanced Functional Materials， Nano Letters， Small， Applied Physics Letters等10余种SCI期刊论文长期审稿人。
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| 目錄：
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第1章 绪论 001
1.1 常规能源 001
1.2 新能源 002
1.3 先进能源技术 003
1.3.1 太阳能 003
1.3.2 氢能 004
1.3.3 燃料电池 006
1.3.4 生物质能 008
1.3.5 化学电源 009
1.3.6 介电储能 012
习题 013
参考文献 013
第2章 太阳能电池材料与器件 015
2.1 概述 015
2.1.1 太阳能 015
2.1.2 太阳能电池的发展与展望 016
2.2 太阳能电池中的光电转换机制 转换机制 017
2.3 太阳能电池的分类 018
2.4 p型晶硅太阳能电池 018
2.4.1 多晶硅太阳能电池 019
2.4.2 单晶硅太阳能电池 022
2.5 n型晶硅太阳能电池 024
2.5.1 HJT太阳能电池 025
2.5.2 TOPCon太阳能电池 027
2.6 背接触太阳能电池 029
2.6.1 金属缠绕穿透技术（MWT）太阳能电池 029
2.6.2 IBC太阳能电池 029
2.6.3 HBC太阳能电池 030
2.6.4 TBC太阳能电池 031
2.7 多元化合物太阳能电池 032
2.7.1 GaAs薄膜太阳能电池 033
2.7.2 CdTe薄膜太阳能电池 033
2.7.3 CIGS薄膜太阳能电池 035
2.8 钙钛矿太阳能电池 037
2.8.1 钙钛矿太阳能电池简介 037
2.8.2 单结钙钛矿太阳能电池 039
2.8.3 叠层电池 039
习题 041
参考文献 041
第3章 氢能材料与技术 045
3.1 概述 045
3.1.1 氢的性质 045
3.1.2 氢的发展简史 047
3.1.3 氢的展望 049
3.2 氢的制备方法 050
3.2.1 化石燃料制氢 050
3.2.2 生物质制氢 054
3.2.3 太阳能制氢 056
3.2.4 电解水制氢 064
3.3 氢的纯化 069
3.3.1 金属氢化物法 070
3.3.2 吸附法 072
3.4 氢的存储 073
3.4.1 金属储氢材料 074
3.4.2 无机化合物储氢材料 075
3.4.3 有机液体储氢材料 076
3.4.4 碳质储氢材料 076
3.5 氢的应用 077
习题 077
参考文献 078
第4章 燃料电池材料与器件 082
4.1 概述 082
4.1.1 燃料电池的概念 082
4.1.2 燃料电池的发展 084
4.1.3 燃料电池的组成 085
4.1.4 燃料电池的基本原理 087
4.1.5 燃料电池的性能参数 088
4.2 燃料电池的分类 090
4.2.1 碱性燃料电池 090
4.2.2 磷酸燃料电池 091
4.2.3 熔融碳酸盐燃料电池 091
4.2.4 固体氧化物燃料电池 092
4.2.5 质子交换膜燃料电池 093
4.3 质子交换膜燃料电池 094
4.3.1 工作原理 094
4.3.2 电催化剂 099
4.3.3 催化剂载体 104
4.3.4 质子交换膜 112
4.4 燃料电池的应用 115
4.4.1 固定电源 116
4.4.2 交通动力 116
4.4.3 便携式电源 117
习题 117
参考文献 118
第5章 生物质能材料与技术 123
5.1 概述 123
5.1.1 生物质 123
5.1.2 生物质能 124
5.1.3 生物质能利用技术 125
5.2 生物质发电 127
5.2.1 生物质直接燃烧发电 127
5.2.2 生物质气化发电 127
5.2.3 沼气发电 128
5.3 生物燃料乙醇 128
5.3.1 生物燃料乙醇的制备原理 129
5.3.2 生物燃料乙醇的制备工艺 130
5.3.3 糖类原料制备生物燃料乙醇 131
5.3.4 淀粉类原料制备生物燃料乙醇 131
5.3.5 纤维素类原料制备生物燃料乙醇 131
5.4 生物柴油 133
5.4.1 生物柴油的制备原理 134
5.4.2 生物柴油的制备工艺 135
5.5 生物质制氢 136
5.5.1 生物质制氢原理 136
5.5.2 生物质制氢工艺 137
习题 140
参考文献 140
第6章 新型二次电池材料与器件 141
6.1 概述 141
6.2 锂离子电池 141
6.2.1 锂离子电池正电极材料 142
6.2.2 锂离子电池负极材料 147
6.2.3 锂离子电池电解质 150
6.2.4 锂离子电池隔膜 154
6.3 水基锂离子电池 157
6.3.1 第一代水基锂离子电池 157
6.3.2 第二代水基锂离子电池 159
6.3.3 第三代水基锂离子电池 159
6.3.4 盐包水可充电锂电池 159
6.4 锂硫电池 160
6.4.1 锂硫电池原理 160
6.4.2 硫正电极 161
6.4.3 锂硫电池电解液 161
6.5 锂空气电池 162
6.6 钠离子电池 163
6.6.1 钠离子电池正极材料 164
6.6.2 钠离子电池负极材料 165
6.6.3 钠离子电池电解质 165
习题 167
参考文献 167
第7章 新型介电储能材料与器件 171
7.1 概述 171
7.1.1 介电储能概念 172
7.1.2 介电储能的基本原理 176
7.1.3 介电储能器件 177
7.2 介电储能材料 178
7.2.1 非铁电储能材料 178
7.2.2 铁电储能材料 179
7.2.3 弛豫铁电储能材料 180
7.2.4 反铁电储能材料 180
7.2.5 铁电储能复合材料 181
7.3 介电储能材料性能参数 184
7.3.1 介电性能 184
7.3.2 击穿场强 184
习题 186
参考文献 186
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| 內容試閱：
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能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。目前人类社会对能源的利用正在从化石能源时代进入以可再生能源为主的清洁新能源时代。新能源替代传统能源并实现绿色低碳转型是全球的普遍共识。现今，中国是世界上最大的能源生产国和消费国，能源工业的健康发展攸关我国资源、环境和社会经济的可持续发展。党的二十大报告指出，积极稳妥推进“碳达峰”“碳中和”；深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系。在国家“双碳”目标下，寻求“新能源 储能”协同发展，新能源技术将在清洁转型、能源安全、经济发展中占据极其重要的战略地位。
在国家新能源战略需求背景下，于2012年正式设立新能源材料与器件专业，培养新能源领域专门人才。本教材面向未来国家经济建设和社会发展的重大需求，培养学生在系统掌握专业领域技术理论的基础上，具备较强的研发能力、创新意识和较强的工程实践能力，能够从事本专业领域的基础理论研究以及新材料、新工艺和新技术研发等科技工作。
本书由多年从事新能源材料与器件相关领域教学与科研的重庆科技大学教师和具有丰富实践经验的通威太阳能（成都）有限公司苏荣高级工程师共同编写。全书共分7章，重庆科技大学望军编写第1章绪论、杨倩编写第3章氢能材料与技术、金梦编写第4章燃料电池材料与器件、刘晓燕编写第5章生物质能材料与技术、邢安编写第6章新型二次电池材料与器件、范保艳编写第7章新型介电储能材料与器件，通威太阳能（成都）有限公司苏荣编写第2章太阳能电池材料与器件，全书由刘晓燕教授统稿并审定。全书基本涵盖了当今备受关注的新能源和先进储能技术的重要内容，包括新能源材料的制备方法及表征手段，能量转换与存储材料及其器件设计等基本理论知识，相关器件的基本原理、组装技术和评价方法等。每个章节在正文内容后都设有习题和参考文献；各章之间既有一定关联性，又可以独立成章，可根据不同学时灵活选用进行教学。
本书内容广泛且兼具基础性和前沿性，全书内容深入浅出、图文并茂、通俗易懂，可作为高校相关课程的教材，适用于本科生和研究生的教学，还可以作为从事相关领域研究人员的基础参考书。
本教材适当引用了权威可靠且有重要影响的参考文献，编者致以感谢。因编者水平有限，书中仍存在不足之处，希望广大读者朋友提出宝贵意见和建议，在此一并表示感谢。
编者
2023年5月
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