第1章燃料电池概念与原理/1 1.1氢燃料电池原理/1 1.2氢燃料电池发展简史/3 1.3氢燃料电池的特点、分类及应用/4 1.3.1氢燃料电池的特点/4 1.3.2燃料电池的分类及应用/5 1.4电极过程动力学/7 1.4.1法拉第定律/7 1.4.2电化学反应速率/7 1.4.3电池反应和电极过程/8 1.4.4燃料电池的极化/9 1.4.5电化学极化/11 1.4.6传质极化/12 1.4.7燃料电池的不可逆性/14 1.4.8燃料渗透和内电流/14 1.5电化学热力学/15 1.5.1电极电势/15 1.5.2可逆电动势/16 1.5.3燃料电池的效率/18 1.5.4燃料电池实际效率的影响因素/20 参考文献/25 第2章质子交换膜/27 2.1引言/27 2.2质子交换膜的基本性能/28 2.2.1质子传导率/28 2.2.2离子交换当量/29 2.2.3拉伸强度/29 2.2.4吸水率/30 2.2.5溶胀率/30 2.2.6透气率/30 2.2.7氢气渗透电流/31 2.3全氟质子交换膜/32 2.3.1全氟磺酸型质子交换膜结构/34 2.3.2全氟磺酸膜的质子传导模型与机理/35 2.4复合质子交换膜/37 2.4.1基膜增强拉伸多孔PTFE复合增强膜/37 2.4.2无机材料增强型质子交换膜/39 2.4.3部分氟化复合膜/47 2.5烃类质子交换膜/48 2.5.1低温烃类膜/49 2.5.2聚苯并咪唑膜/52 2.6质子交换膜的降解/55 2.6.1化学降解/55 2.6.2热降解/57 2.6.3物理损伤/57 2.6.4质子交换膜降解表征方法/57 2.6.5提高质子交换膜稳定性的方法/61 参考文献/62 第3章电催化剂/69 3.1质子交换膜燃料电池中的电催化概述/69 3.2氧还原催化剂/70 3.2.1铂黑催化剂/70 3.2.2Pt/C催化剂/71 3.2.3PtM催化剂/75 3.2.4非铂催化剂/82 3.2.5非金属催化剂/88 3.3氢氧化催化剂/90 3.4催化剂的衰减机理/91 3.5催化剂载体/92 3.6电催化剂的特性测试/95 3.6.1铂含量测试/95 3.6.2电化学活性面积(ECSA)测试/96 3.6.3比表面积、孔容、孔径分布测试/97 3.6.4结构表征/98 3.6.5形貌表征/99 3.7电催化剂的特性测试实施例/99 参考文献/102 第4章膜电极/108 4.1电极内部的反应与传递过程/109 4.2气体扩散层/109 4.2.1气体扩散层的基本要求/109 4.2.2气体扩散层的微孔层/110 4.2.3气体扩散层的特性及测试/111 4.2.4商业化的气体扩散层/113 4.3催化层/115 4.3.1催化层的特性参数与测试/115 4.3.2气体扩散电极/118 4.3.3催化剂覆膜催化层/120 4.3.4功能化膜电极/125 4.3.5有序**催化层/127 参考文献/138 第5章双极板/142 5.1燃料电池双极板的功能与分类/142 5.2双极板的流场与密封/143 5.2.1流场/143 5.2.2密封/144 5.3典型的双极板材料/145 5.3.1机加工石墨双极板/145 5.3.2模压膨胀石墨双极板/146 5.3.3复合材料双极板/149 5.3.4金属双极板/150 5.4双极板的评价方法/162 5.4.1体电阻测试/162 5.4.2接触电阻测试/162 5.4.3机械强度测试/163 5.4.4电化学腐蚀评价/164 5.4.5接触角测试/165 参考文献/165 第6章单电池与运行/168 6.1单电池的构成与组装/168 6.1.1单电池的构成/168 6.1.2单电池的组装/169 6.1.3测试装置/170 6.1.4单电池的活化/170 6.2单电池的常规测试/170 6.2.1电流-电压(I-V)特性测试与极化/170 6.2.2电化学阻抗测试/173 6.2.3电化学活性面积测试/175 6.2.4膜的氢渗透/176 6.2.5开路测试/176 6.3运行条件/177 6.3.1运行温度/177 6.3.2工作压力与反应气计量系数/177 6.3.3湿度/178 6.4低温环境对燃料电池的影响/182 6.4.1燃料电池中水的状态/182 6.4.2低温存储/183 6.4.3低温启动/184 6.5杂质对电池的影响/189 6.5.1杂质对质子交换膜的影响/190 6.5.2杂质对阳极的影响/193 6.5.3杂质对阴极的影响/195 参考文献/198 第7章电堆/201 7.1电堆的若干概念/201 7.1.1能量转换效率/201 7.1.2电堆单池性能的一致性/203 7.1.3反极/204 7.2电堆的机械结构与组装技术/206 7.2.1电堆的机械结构/206 7.2.2电堆的组装技术/211 7.3电堆的性能/213 7.3.1单池单元的性能设计/213 7.3.2电堆的工程放大设计/220 7.3.3电堆的水管理/228 7.4电堆的耐久性/237 7.4.1关键材料的性能衰减路径/238 7.4.2电堆性能的衰减模式/239 7.4.3实际应用中电堆耐久性的提升策略/246 参考文献/248 第8章系统/250 8.1系统的结构/251 8.2系统的效率、设计及关键零部件/252 8.2.1系统的效率/252 8.2.2系统的设计/252 8.2.3关键零部件/256 8.3系统的应用分析/261 8.3.1客车示范运行中的系统稳定性分析/262 8.3.2轿车示范运行中的系统稳定性分析/266 参考文献/270