第1章　燃料电池简介 
1.1　什么是燃料电池 
1.2　一个简单的燃料电池 
1.3　燃料电池的优点 
1.4　燃料电池的缺点 
1.5　燃料电池的种类 
1.6　燃料电池的基本工作流程 
1.7　燃料电池性能 
1.8　特性评估与模拟 
1.9　燃料电池技术 
1.10 燃料电池与环境 
1.11 本章摘要 
习　题 

第2章　燃料电池热力学
2.1　热力学回顾 
2.1.1　什么是热力学 
2.1.2　内能(internal energy) 
2.1.3　热力学第一定律 
2.1.4　热力学第二定律 
2.1.5　热力学势能 
2.1.6　莫耳量(molar quantities) 
2.1.7　标准态(standard state) 
2.1.8　可逆性(reversibility) 
2.2　燃料的热势能：反应焓 
2.2.1　反应焓(reaction enthalpies)的计算 
2.2.2　焓的温度相关性 
2.3　燃料的做功势能：吉布斯自由能 
2.3.1　吉布斯自由能计算 
2.3.2　吉布斯自由能与电能的关系 
2.3.3　吉布斯自由能与反应自发性之间的关系 
2.3.4　吉布斯自由能与电压的关系 
2.3.5　标准电极电动势：可逆电压的计算 
2.4　非标准状态条件下燃料电池可逆电压的预测 
2.4.1　可逆电压随温度的变化 
2.4.2　可逆电压随压力的变化 
2.4.3　可逆电压随浓度的变化：能斯特方程式 
2.4.4　浓差电池(Concentration Cells) 
2.4.5　小结 
2.5　燃料电池的效率 
2.5.1　理想可逆燃料电池的效率 
2.5.2　真实的燃料电池效率 
2.6　本章摘要 
习　题 

第3章　燃料电池反应动力学 
3.1　电极动力学(electrode kinetics)的介绍 
3.1.1　电化学反应不同于化学反应 
3.1.2　电化学过程是异质的 
3.1.3　电流是一种与时间有关的速率 
3.1.4　总电荷量 
3.1.5　电流密度比电流更方便 
3.1.6　电动势或电位决定电子能量 
3.1.7　反应速率是有限的 
3.2　为何电荷传送过程会有一个活化能 
3.3　活化能决定反应速率 
3.4　反应净速率的计算 
3.5　平衡态下的反应速率：交换电流密度(Exchange Current Density) 
3.6　平衡条件下的反应电动势：伽伐尼电动势 
3.7　电动势和速率：巴特勒－沃尔默(Butler-Volmer)方程式 
3.8　交换电流和电催化：如何改善动力学性能 
3.8.1　增加反应物浓度 
3.8.2　降低活化能障碍 
3.8.3　提高反应温度 
3.8.4　增加反应发生的数量 
3.9　简化的活化动力学：泰菲尔方程式(Tafel equation) 
3.10　不同燃料电池反应产生不一样的动力学 
3.11　催化剂－电极的设计 
3.12　量子力学(Quantum Mechanics)：了解燃料电池催化剂的体系3.13　本章摘要 
习　题 

第4章　燃料电池电荷传送 
4.1　响应力的电荷移动 
4.2　电荷传送导致电压损失 
4.3　燃料电池电荷传送电阻的特性 
4.3.1　电阻随面积的比例变化 
4.3.2　电阻随厚度的比例变化 
4.3.3　燃料电池的电阻可加性 
4.3.4　离子(电解质)电阻通常佔主要部分 
4.4　导电率的物理意义 
4.4.1　电子导体与离子导体 
4.4.2　金属的电子导电率 
4.4.3　固态晶体电解质的离子导电率 
4.5　燃料电池电解质种类综述 
4.5.1　水溶液电解质∕离子液体中的离子传导 
4.5.2　高分子聚合物电解质中的离子传导 
4.5.3　陶瓷电解质中的离子传导 
4.6　关于扩散率和导电率的更多内容(选读) 
4.6.1　扩散率的原子级起源 
4.6.2　导电率和扩散率的关系(1) 
4.6.3　扩散率和导电率的关系(2) 
4.7　为何电驱动力决定电荷传送(选读) 
4.8　本章摘要 
习　题 

第5章　燃料电池的质传 
5.1　电极与流场板中的输送 
5.2　电极内的传送：扩散传送
5.2.1　驱动扩散的电化学反应 
5.2.2　限制电流密度(Limiting Current Density) 
5.2.3　浓度影响能斯特电压(Nernst Voltage) 
5.2.4　浓度影响反应速率 
5.2.5　燃料电池浓度损耗结论 
5.3　流场板中的传送：对流传送 
5.3.1　流体力学回顾 
5.3.2　流场板流道中的质传 
5.3.3　气体沿流场流道燃料不足 
5.3.4　流场板设计 
5.4　本章摘要 
习　题 

第6章　燃料电池模型 
6.1　把元件组合成一个系统：一个基本的燃料电池模型 
6.2　一维燃料电池模型 
6.2.1　燃料电池中的通量平衡 
6.2.2　简化假设 
6.2.3　控制方程式 
6.2.4　范例 
6.2.5　其他考虑因素 
6.3　基于计算流体动力学的燃料电池模型(选读) 
6.4　本章摘要 
习　题 

第7章　燃料电池基本特性 
7.1　我们关注哪些基本特性 
7.2　基本特性技术总论 
7.3　现场电化学基本特性测试技术 
7.3.1　基本的电化学变数：电压、电流和时间 
7.3.2　基本的燃料电池测试平台基本要求 
7.3.3　电流－电压测量 
7.3.4　电化学阻抗谱法(EIS) 
7.3.5　电流中断测量 
7.3.6　回圈伏安法 
7.4　非现地测试技术 
7.4.1　孔隙率的测定 
7.4.2　BET表面积的测定 
7.4.3　气体渗透性 
7.4.4　结构测定 
7.4.5　化学测定 
7.5　本章摘要 
习　题 
第二部分　燃料电池技术

第8章　燃料电池类型概述 
8.1　引言 
8.2　磷酸燃料电池 
8.3　高分子聚合物电解质膜的燃料电池(PEMFC) 
8.4　硷性燃料电池(AFC) 
8.5　熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 
8.6　固态氧化物燃料电池(SOFC) 
8.7　总结 
8.8　本章摘要 
习　题 

第9章　燃料电池系统介绍 
9.1　燃料电池堆(燃料电池次系统) 
9.2　热管理次系统 
9.3　燃料运送∕处理次系统 
9.3.1　氢气的储存 
9.3.2　使用一种氢载体 
9.3.3　燃料传送∕重组处理次系统总结 
9.4　电力电子电能转换之次系统 
9.4.1　电力调节 
9.4.2　电力转换 
9.4.3　监控系统 
9.4.4　电力供应管理 
9.5　燃料电池系统之设计个案研究：可携式燃料电池的设计 
9.6　本章摘要 
习　题 
 
第10章　燃料电池系统整合和次系统设计 
10.1　四个主要次系统的总述 
10.1.1　燃料处理次系统 
10.1.2　燃料电池次系统 
10.1.3　电力电子次系统 
10.1.4　热管理次系统 
10.1.5　净电效率和热回收效率 
10.2　外部重组：燃料处理次系统 
10.2.1　燃料重组总论 
10.2.2　水蒸气重组 
10.2.3　部分氧化重组 
10.2.4　自热重组(AR) 
10.2.5　水－气移转反应器 
10.2.6　一氧化碳的去除 
10.2.7　CO生成甲烷的选择性甲烷化 
10.2.8　CO生成CO2的选择性氧化 
10.2.9　变压吸附 
10.2.10　钯膜分离 
10.3　热管理次系统 
10.3.1　节点分析步骤总论 
10.4　本章摘要 
习　题 

第11章　燃料电池的环境效应 
11.1　寿命週期评价 
11.1.1　寿命週期评价工具 
11.1.2　寿命週期评价应用于燃料电池 
11.2　LCA的重要排放物 
11.3　有关地球暖化的排放物 
11.3.1　气候变化 
11.3.2　自然温室效应 
11.3.3　地球暖化 
11.3.4　地球暖化的例证 
11.3.5　氢气是地球暖化的潜在因素 
11.3.6　定量化环境的影响——二氧化碳当量 
11.3.7　定量化环境的影响——地球暖化的外部成本 
11.4　有关空气污染的排放物 
11.4.1　氢气是潜在的空气污染因素 
11.4.2　定量化环境的影响——空气污染对健康的影响 
11.4.3　定量化环境的影响——空气污染的外部成本 
11.5　利用LCA的整体分析 
11.5.1　电力概要 
11.6　本章摘要 
习　题 

第三部分　附　录
附录A　常数与换算 
附录B　热力学资料 
附录C　25℃时的标准电极电动势 
附录D　量子力学 
D.1　原子轨道 
D.2　量子力学假说 
D.3　一维电子气 
D.4　类比杆屈曲 
D.5　氢原子 
附录E　CFD燃料电池模型的控制方程式 
附录F　元素週期表 
附录G　补充阅读参考资料 
参考文献 
重要公式