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燃料電池建模與模擬(從微觀到宏觀車輛工程專業研究生系列教材)

  • 作者：(伊朗)戈蘭·禮薩·莫萊馬內什//法爾沙德·托爾比|責編:王婕//李崇康|譯者:馬睿//周楊//姜文濤//白浩
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111775188
  • 出版日期：2025/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：315
人民幣：RMB 168 元      售價：元
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內容大鋼
    氫燃料電池的建模與模擬技術對揭示其運行機理、優化性能、降低成本和提高可靠性具有至關重要的作用。本書系統性地介紹了燃料電池技術，涵蓋了從基礎理論到實際應用的多個方面。首先，深入探討了燃料電池的基本原理和工作機制；隨後，以質子交換膜燃料電池與固體氧化物燃料電池為例，重點講解了不同尺度下燃料電池的建模方法，包括微觀的電化學反應模型、中觀的傳輸現象以及宏觀的系統多維模型與性能分析；緊接著以金屬氫化物和先進碳材料為例，介紹了不同儲氫系統的建模模擬方法；最後，結合燃料電池在電動汽車、發電站與熱電聯產等相關領域的案例研究，提供了多種模擬技術及代碼的應用實例，幫助讀者理解如何通過計算模型優化燃料電池的設計和運行效率。
    本書適用於從事燃料電池研究、開發及應用的工程師、研究人員以及高等院校相關專業的學生，旨在為讀者提供全面而深入的燃料電池基礎與應用技術參考。
作者介紹
(伊朗)戈蘭·禮薩·莫萊馬內什//法爾沙德·托爾比|責編:王婕//李崇康|譯者:馬睿//周楊//姜文濤//白浩
目錄
譯者序
前言
二維碼索引
第1章  燃料電池基本原理
  1.1  介紹
    1.1.1  燃料電池發展路線
    1.1.2  燃料電池運行機制
    1.1.3  燃料電池類型
  1.2  熱力學
    1.2.1  吉布斯自由能
    1.2.2  熱力學第二定律與燃料電池
    1.2.3  燃料電池效率
    1.2.4  有效因素的作用
  1.3  電化學反應動力學
    1.3.1  交換電流密度
    1.3.2  Butler-Volmer方程
    1.3.3  有效因素的作用
  1.4  電荷轉移
    1.4.1  電子電阻
    1.4.2  離子電阻
    1.4.3  有效因素的作用
  1.5  質量傳遞
    1.5.1  從流動通道到GDL的對流傳質
    1.5.2  擴散傳質
    1.5.3  有效因素的作用
  1.6  燃料電池的特性曲線
  1.7  本章小結
  思考題
  參考文獻
第2章  質子交換膜燃料電池
  2.1  介紹
    2.1.1  組成與結構
    2.1.2  PEMFC中的傳輸現象
    2.1.3  PEMFC用氫
  2.2  PEMFC的微尺度建模與模擬
    2.2.1  微結構重建
    2.2.2  孔隙尺度數值模擬方法
    2.2.3  晶格玻爾茲曼模擬技術
    2.2.4  水運孔隙網路模擬
    2.2.5  水傳輸的流體體積法模型
  2.3  PEMFC的宏觀建模與模擬
    2.3.1  電池的一維建模
    2.3.2  有限體積法框架
    2.3.3  電池的2D/3D建模
    2.3.4  堆棧的建模
    2.3.5  PEMFC系統的建模與控制
    2.3.6  PEMFC冷啟動建模
  2.4  本章小結
  思考題
  參考文獻

第3章  固體氧化物燃料電池
  3.1  引言
    3.1.1  部件及結構
    3.1.2  固體燃料電池系統中的傳輸現象
  3.2  固體燃料電池的微觀建模與模擬
    3.2.1  微觀結構重建方法
    3.2.2  反應氣體流動的晶格玻爾茲曼模擬
  3.3  固體燃料電池的宏觀建模與模擬
    3.3.1  一維建模
    3.3.2  固體燃料電池單元、堆棧和系統的2D/3D模型
    3.3.3  固體燃料電池系統建模
  3.4  固體氧化物電解槽的建模
  3.5  本章小結
  思考題
  參考文獻
第4章  儲氫系統
  4.1  引言
  4.2  高壓罐
  4.3  儲氫罐
    4.3.1  一維建模
    4.3.2  CFD模擬
  4.4  本章小結
  思考題
  參考文獻
第5章  燃料電池電動汽車
  5.1  介紹
  5.2  車輛動力學
    5.2.1  阻力和牽引力
    5.2.2  車輛性能
    5.2.3  車輛能耗
  5.3  燃料電池電動汽車的配置和組件
    5.3.1  PEMFC和電池模塊
    5.3.2  車輛控制單元
    5.3.3  牽引電機
    5.3.4  PEMFC和氫氣罐
  5.4  FCEV的建模與控制
    5.4.1  性能特徵
    5.4.2  能耗特點
  5.5  本章小結
  思考題
  參考文獻
第6章  燃料電池發電站
  6.1  應用
    6.1.1  住宅領域
    6.1.2  發電站
    6.1.3  汽車
  6.2  SOFC發電站組件
    6.2.1  主反應堆
    6.2.2  材料
    6.2.3  重整器

    6.2.4  調壓器
    6.2.5  熱管理組件
  6.3  燃料
    6.3.1  外重整
    6.3.2  內重整
    6.3.3  氣化
  6.4  本章小結
  思考題
  參考文獻
第7章  熱電聯產系統
  7.1  熱電聯產和燃料電池
    7.1.1  燃料電池發熱量
    7.1.2  有效能
    7.1.3  熱經濟學
  7.2  熱電聯產設計的一般程序
  7.3  基於SOFC的熱電聯產系統
    7.3.1  SOFC與汽輪機聯產系統
    7.3.2  空間增溫的應用場景
    7.3.3  SOFC與脫鹽聯產系統
    7.3.4  供電設施中的應用場景
    7.3.5  高溫電池的應用場景
  7.4  基於PEMFC的熱電聯產系統
    7.4.1  基於PEMFC熱電聯產系統的主要關注點
    7.4.2  有機朗肯循環
    7.4.3  熱電聯產循環計算
    7.4.4  實例分析
  7.5  本章小結
  思考題
  參考文獻
附錄
  附錄A  格子玻爾茲曼代碼
    A.1  幾何生成器
    A.2  具有纖維障礙的PEMFC流道內等溫單相空氣流動
    A.3  多孔介質中流體位移的建模
    A.4  使用格子玻爾茲曼方法的PEMFC陰極催化劑層建模
  附錄B  用於PEMFC模擬的MATLAB代碼
  附錄C  優化方法
    C.1  優化的概念
    C.2  優化方法分類
    C.3  在C++中實現優化方法
    C.4  總結
    參考文獻
  附錄D  基於ANSYSFluent的MH油箱模擬UDF
  附錄E  計算FCEV能量消耗的MATLAB代碼

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