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　　借由氢与氧高效率地产生电力，「燃料电池」能否取代石油燃料，成为新能源的先驱？

　　来认识燃料电池吧！

　　燃料电池一开始被应用在探索宇宙的人工卫星之上，而如今已经成为在地面上供给电力、热能的汽电共生装置，以及汽车的动力来源，是贴近你我生活的一种存在。

　　家庭用燃料电池已在2009年开始贩售商用机型，燃料电池车也预计可在2015年开始达到普及。在环保意识高涨的今天，为了减轻环境的负担，必须建设出，并用电力与热能来提高整体效率的基础能源。针对于此，氢气将随同燃料电池一起肩负起重要职责，让「氢能社会」成为拯救地球的『解决方案』！

　　本书将从科学角度详细介绍燃料电池的运作原理，并说明将燃料电池应用在生活之中，以及汽车和工业上的情形。

　　让我们一同来认识这位能源界的明日之星吧！

本书特色

　　连北极熊都说赞的替代能源 ：在石油能源即将耗尽的今日，燃料电池以替代能源的候补选手而大受注目，以燃料电池做为汽车的动力，甚至被视为21世纪的趋势。而且燃料电池不但效率高，还有不排放废气的特性！节能减碳阻止暖化，用燃料电池还北极熊一个冷死人的家吧！

　　全方位燃料电池入门书：本书以燃料电池为中心，以简单明了的方式，解说其运作方式与特征，还有与电池的相异之处、种类和运用领域，以及发展历史与开发动向

作者简介

本间琢也

　　出生大坂府。1957年于京都大学大学院工程学研究科修完硕士学位。自进入通产省电子技术综合研究所（现产业技术综合研究所）以来，就始终从事能源工程学的研究。1970年担任同所的能源变换研究室长。1979年担任筑波大学教授。1993年担任新能源产业技术综合开发机构（NEDO）理事、筑波大学名誉教授。1997年担任燃料电池开发中心常任理事、2005年担任同所顾问。着有『燃料电池入门讲座』（暂译）（电波新闻）、『氢燃料电池指南书』（暂译）（□□□社）等许多着作。

上松宏吉

　　1940年出生于神奈川县。法政大学工学部经营工程学科毕业。1962年就职于现在的IHI股份有限公司。从事LNG冷能发电、煤气化、燃料电池（燃料电池研究部长）等相关工作，2000年担任丸红公司的技术协调员、2001年担任FCTec股份有限公司代表董事、2007年起开始担任顾问。着有『燃料电池的发电系统与热量计算』（暂译）、『氢燃料电池指南书』（暂译）（共同着作）、『能量用语辞典』（暂译）（共同翻译）（皆由□□□社出版）等着作。

机械之舞：内燃机原理与现代应用 书籍简介 《机械之舞：内燃机原理与现代应用》并非一本关于燃料电池的书籍，它深入探索了人类驱动世界的核心动力技术——内燃机。本书旨在为工程师、技术人员、学生以及对动力系统充满好奇的读者，提供一套全面、深入且富有实践指导意义的内燃机知识体系。我们聚焦于将化学能高效转化为机械能的复杂过程，剖析其背后的热力学、流体力学和材料科学基础，并展望其在未来能源格局中的演变方向。 第一部分：内燃机的根基——理论与历史 第一章：动力转换的基石：热力学回顾 本章首先建立读者对热力学基本定律的扎实理解，这是理解内燃机工作循环的先决条件。我们将详细阐述能量守恒定律、熵增原理在往复式发动机中的体现。重点分析了理想的奥托循环（Otto Cycle）、狄塞尔循环（Diesel Cycle）和布雷顿循环（Brayton Cycle）的理论极限与效率影响因素。不同于侧重于电化学反应的动力源，本书将着力于气体膨胀、燃烧放热的宏观热力学过程。我们探讨了实际循环与理想循环之间的差异，引入了“有效功”与“指示功”的概念，并分析了各种损失，如热损失、摩擦损失以及未完全燃烧损失对整体性能的影响。 第二章：从蒸汽到火花：内燃机的演进史诗 内燃机的历史是一部不断追求更高效率和更强动力的奋斗史。本章追溯了从赫尔曼·普拉特（Huygens）的早期火药机到尼古拉·奥托（Nikolaus Otto）的实用化四冲程发动机的漫长历程。我们详细解析了鲁道夫·狄塞尔（Rudolf Diesel）在自燃压燃技术上的突破，以及二冲程发动机的早期发展和其在特定应用中的优势与劣势。历史的脉络不仅展示了技术迭代，更揭示了材料科学、精密加工技术如何与发动机设计相互促进，为现代高压缩比、高转速发动机的诞生奠定了基础。 第二部分：往复式发动机的结构与工作原理 第三章：核心机械的解剖：往复式发动机结构精析 本章是本书的结构核心。我们将活塞、连杆、曲轴、气缸体和气缸盖视为一个复杂的运动系统进行解剖。详细讨论了不同形式的曲柄结构（如十字曲柄、平面对置曲轴）如何影响发动机的振动平衡和动力输出特性。气缸套、活塞环、轴承等关键摩擦面的设计是保证长期可靠运行的关键，本章将深入探讨这些部件的材料选择（如高硅铝合金、球墨铸铁）和表面处理技术，以降低摩擦系数和提高耐磨性。气缸盖的设计，特别是气门机构（如SOHC、DOHC、VVT技术）的复杂几何结构，如何精确控制进气和排气的时序，是实现高效燃烧的前提。 第四章：呼吸与脉动：配气机构与进排气系统 发动机的效率在很大程度上取决于它“呼吸”的质量。本章专注于复杂的配气正时系统，解析凸轮轴的升程、持续时间和重叠角的意义。随后，我们将视野拓展到整个进排气系统。对于进气侧，空气流量的测量（如MAF/MAP传感器）和节气门体控制的精确性被详细分析。排气侧，我们探讨了歧管设计如何优化脉冲耦合效应以提高低速扭矩，以及涡轮增压器（Turbocharger）和机械增压器（Supercharger）的工作原理，重点在于如何利用废气能量或机械驱动来强制进气，打破自然吸气的性能瓶颈。 第五章：燃烧的艺术：点火、喷射与火焰传播 内燃机的精髓在于受控的爆炸。本章从化学动力学角度审视燃料与空气混合气体的燃烧过程。针对汽油机，我们深入分析了火花塞的点火能量控制、混合气的预混与分层燃烧技术。对于柴油机，重点在于高压共轨（Common Rail Direct Injection, CRDI）系统如何实现超高压喷射，以及喷雾雾化对自点火延迟和燃烧稳定性的决定性影响。我们还将对比分析均质充量压燃（HCCI）等先进燃烧模式的挑战与潜力。 第三部分：性能、控制与应用拓展 第六章：效率的边界：性能测试与优化 如何量化和提升发动机的性能是工程师永恒的课题。本章介绍了常用的性能测试方法，如台架试验、瞬态工况响应测试。详细解读了扭矩、功率、比油耗（BSFC）等关键指标的计算和意义。针对如何突破传统热力学限制，我们探讨了提高压缩比、稀薄燃烧、降低排气温度等提高热效率的工程策略。同时，也涵盖了摩擦功的精确测量与降低技术，例如低粘度润滑油和DLC涂层在降低系统损耗中的作用。 第七章：大脑与神经：发动机管理系统（EMS） 现代内燃机是高度数字化的机械。本章聚焦于电子控制单元（ECU）及其传感器网络。我们详细解析了各种传感器（如氧传感器、爆震传感器、曲轴位置传感器）如何向ECU提供实时数据。随后，阐述了EMS如何通过闭环控制算法，动态调整点火提前角、燃油喷射量和增压压力，以实现在不同工况下最优的功率输出、最低的排放和最高的燃油经济性之间的权衡。防爆燃控制策略是本章的重点之一。 第八章：面向未来的多燃料与混合动力集成 尽管面临转型压力，内燃机仍在向更清洁、更灵活的方向发展。本章探讨了替代燃料的应用，如天然气（CNG/LNG）、生物燃料乙醇（E85）对发动机燃烧特性和材料适应性的影响。更重要的是，本书详尽分析了内燃机在混合动力系统（HEV/PHEV）中的角色定位，包括串联、并联和混联架构下的动力分配策略，以及如何利用发动机的“最佳效率区”来为电池充电，实现整体能源系统的优化。 第九章：振动、噪声与耐久性设计 任何机械装置的成功都取决于其可靠性。本章深入研究了往复运动产生的固有振动问题，分析了一阶到高阶的往复惯性力和往复不平衡力，并介绍了平衡轴、飞轮设计如何实现振动抑制。在噪声控制方面，我们考察了排气声学设计、进气噪声（特别是涡轮增压器的啸叫）的抑制技术。最后，耐久性分析部分涉及了疲劳寿命评估、热负荷管理以及关键部件的寿命预测模型。 《机械之舞：内燃机原理与现代应用》力求以严谨的工程学视角，揭示驱动现代工业和交通命脉的复杂机器的内在逻辑，提供了一套详尽的、专注于化学能到机械能转换的经典技术指南。

前言
登场角色介绍

第１章　燃料电池是什么啊？
001燃料电池和电解反应相反，是借由氢素与空气产生电力
002燃料电池是借由电化学反应，直接让燃料产生电力
003自然界中没有单独存在的氢素，因此一般都会借由重组化石燃料制造
004燃料电池就算在低温操作或小规模下，也能达到高效率的发电
005发电单位的单电池，是由电极、电解质、分隔板以及外电路构成的
006单电池的电能与电压，可借由吉布斯自由能的减少量来计算
007为求燃料电池的发电效率，会使用到热力学的能量函数
008电流是根据电极的反应速度决定的
009电流增加，电极间的电压就会下降
010电极上会形成气体分子、触媒、电解质三者互相接触的三相界面
011单电池的电压仅有1V左右，因此会堆叠起来，透过堆叠结构达到高电压的输出
012在构成燃料电池的系统上，必须要用到数个组件
013从化石燃料中制造出氢的燃料处理装置的「重组」程序
014实证实验的成果，结出了名为「ENE-FARM」的果实
　　家庭用燃料电池系统迎来了商用化阶段
015世界最早的燃料电池，是威廉.葛洛夫的水的电解实验装置
016以在地面上使用为目标，燃料电池的开发轨迹
017燃料电池会根据使用的电解质来做区分
018高功率并且便宜的硷性燃料电池，会用在宇宙开发或人工卫星上
019磷酸燃料电池会使用在中容量的汽电共生装置上
020低温型与高温型的燃料电池，各有各不同的特性
021熔融碳酸盐燃料电池的运作原理与特征
022固体氧化物燃料电池是由陶瓷结构制成的
023固体氧化物燃料电池，天然气也可做为燃料直接导入
024圆筒形的固体氧化物燃料电池，可保持强度、并难以碎裂
025固体高分子膜燃料电池，适当管理水分是很重要的
026甲醇燃料电池能直接用甲醇反应，做为行动设备的电源使用
027联氨燃料电池也颇具历史，并因游离碳而受到世人注目
COLUMN　燃料电池单电池的运作

第２章　燃料电池和二次电池有哪里不一样？
028燃料电池拥有发电机能，二次电池则可储存电力
029充放电时的电极反应与活性物质的变化
030二次电池的电解质中，有道仅让离子通过的障壁
031追查丹尼尔电池的电化学反应程序
032铅蓄电池的放电过程，是将二氧化铅与铅转换成硫酸铅与水
033充电是指将放电过的活性物质，经由电解恢复原状的过程
034表示二次电池性能与特性的独特评量指标
035用反应式来算看看理论能量密度吧
036电池实际上的能量密度，会远比理论值还要低
037镍氢电池的充放电反应，与二次电池的发展经纬
038在电动汽车的开发下，倍受瞩目的锂离子电池
039锂的特性与锂系电池
040锂离子电池的充放电动作与特征
041锂离子电池的起火事故与安全对策
042支撑智慧电网（次世代电网）的大容量蓄电池
043活性物质全存放在外部的氧化还原液流电池
COLUMN　不论是燃料电池还是二次电池，基本上都是氧化还原反应

第３章　与生活息息相关的家庭用燃料电池
044家庭用燃料电池的推动普及，始于对抗全电化的念头
045选择固态高分子膜型的理由，是基于日本产官学合作计画的实绩
046燃料电池的发电量，适合用来供给基础电力
047额定功率会设为1kW，是基于电力与热能需求量的比率
048用电需求是冬夏两季较高、热需求则是夏季较低
049家庭用燃料电池的物质、热能、与电力的流动
050追查系统内的空气与水的流动
051追查热能的流动　废热回收装置的功用
052家庭用燃料电池的条件就在于，安全、安心、并能长久使用
053想一想家庭用燃料电池的进化
054中温型燃料电池的开发案例
055固态氧化物燃料电池在家庭使用上的好处
056家庭用固态氧化物燃料电池的问题点
COLUMN　家庭用燃料电池会与电力系统并联运转

第４章　在生活以及经济活动上必不可缺的汽车方面的运用
057燃料电池车(FCV)是个怎样的车种？
058燃料电池车是装载何种燃料？
059汽车搭载高压氢气的方法
060借由液态氢或储氢合金储藏时的问题点
061提供燃料电池车氢燃料的加氢站
062燃料电池车所要求的氢是？
063加氢站的系统构成
064燃料电池车的环境性能与效率的评价方法
065氢很危险？关于燃料电池车的安全性
066燃料电池车的历史与发展经纬
067为让燃料电池车普及所必须克服的问题
068汽车以外的移动物体，也有考虑燃料电池的运用
069想一想汽车的未来局势
COLUMN　汽车用燃料电池是小巧精致的固态高分子膜形

第５章　支援普及运算的行动设备电源
070固态高分子膜型与甲醇燃料电池在性能上的相异点
071甲醇的渗透现象是种怎样的现象？
072为改善甲醇燃料电池性能的尝试
073抑制甲醇渗透现象的新电解质膜范例
074行动设备用甲醇燃料电池的系统结构
075选择主动式与被动式的重点
076也尝试制造过行动设备用的固态高分子膜燃料电池
077行动设备用甲醇燃料电池的开发史
078在社会上推广甲醇时的问题点
COLUMN　甲醇燃料电池无需使用重组器

第６章　来调查一下工业用燃料电池吧！
079工业用燃料电池会用在何种用途上？
080开启工业用市场的磷酸燃料电池
081磷酸燃料电池的开发与市场开拓史
082食物废弃物或厨余是有效的能源资源
083利用厨余产生电力的燃料电池
084利用生质废弃物能源的熔融碳酸盐型
085称为第三世代燃料电池的固态氧化物燃料电池
086高温型燃料电池可使用的燃料范围广泛
087结合高温型燃料电池与气轮机发电系统的高效率发电系统
COLUMN　各种工业用燃料电池的登场

第７章　智慧型能源网与氢能社会
088氢能社会的印象
089氢是怎样的物质？
090想像一下近未来的环保生活吧
COLUMN　智慧型能源网与氢能源系统
参考文献
索引

评分☆☆☆☆☆

最近迷上了一本名叫《燃料电池》的书，它的内容深度简直超出我的想象！我原本以为这会是一本晦涩难懂的专业著作，没想到它却以一种极其严谨又不失趣味的方式，向我揭示了燃料电池这个前沿领域的方方面面。这本书的论述逻辑非常清晰，从历史渊源开始，逐步深入到各种先进的燃料电池技术，比如质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、磷酸燃料电池（PAFC）等等，并对它们的电化学反应机理、材料选择、性能指标进行了详尽的阐述。我特别欣赏书中对不同技术路线的深入对比和分析，不仅仅是列举优缺点，更是在技术原理、成本效益、环境影响等方面进行了多维度的评估，让我能够更客观地认识到每种技术在不同应用场景下的适用性和局限性。作者的专业功底毋庸置疑，但更难得的是，他能将如此复杂的科学概念用清晰、准确的语言表达出来，即使是对非专业人士来说，也能领会其精髓。书中还包含了一些前沿的研究动态和未来发展趋势的预测，让我感觉自己仿佛站在了科技的最前沿，对这个领域的发展有了更前瞻性的认识。对于想要深入了解燃料电池技术，或者从事相关研究的专业人士来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

最近读到一本关于“燃料电池”的书，它的逻辑结构和行文风格都给我留下了深刻的印象。这本书采取了一种非常实用的方法，将抽象的科学原理与具体的工程应用紧密结合。作者就像一位经验丰富的工程师，将复杂的燃料电池系统拆解开来，逐一分析各个关键部件的设计、制造和性能。从电极材料的选择，到电解质的优化，再到密封技术的创新，每一个细节都讲解得非常到位。书中还包含了大量的工程案例分析，展示了燃料电池在不同应用场景下的实际设计考量和面临的技术难题，以及相应的解决方案。这让我对燃料电池的技术实现有了非常直观和深入的了解，不再是停留在理论层面。此外，作者还非常注重成本控制和可靠性评估，这些都是决定一项新技术能否大规模商业化的重要因素。这本书的实用性和落地性非常强，对于想要从事燃料电池相关产品研发、工程设计或者市场推广的朋友来说，绝对是一本不可多得的实用指南。

评分☆☆☆☆☆

一本名为《燃料电池》的书，让我对能源的未来有了截然不同的看法。这本书的写作手法非常独特，它更像是一部科技史的纪录片，将燃料电池的发展脉络娓娓道来，充满了历史的厚重感和前瞻性的视野。作者不仅深入剖析了燃料电池的核心技术原理，如电化学反应、电解质、催化剂等，更重要的是，他将这些技术与宏观的能源战略、环境政策、经济发展紧密结合起来进行解读。书中对不同国家和地区在燃料电池技术研发上的投入、政策支持力度、市场应用推广情况都进行了详实的对比分析，让我看到了这个领域在全球范围内的竞争与合作。我尤其欣赏书中对燃料电池在解决全球气候变化、能源安全等重大挑战中的作用的深刻论述，它让我认识到，燃料电池不仅仅是一项技术，更是一种能够引领社会走向可持续发展的关键力量。这本书的深度和广度都让我感到叹为观止，它不仅仅是知识的传递，更是对未来能源格局的一次深刻洞察。

评分☆☆☆☆☆

天哪，我最近刚入手一本关于“燃料电池”的书，简直惊为天人！作为一个对新能源领域知之甚少的小白，我本来抱着姑且一试的心态，没想到它却像一道光，瞬间照亮了我对这个未来科技的认知盲区。这本书的写作风格非常平易近人，作者仿佛是一个经验丰富的老师傅，循循善诱地给我讲解着那些原本听起来高深莫测的科学原理。从燃料电池的基本构造，到它工作的核心机制，再到不同类型燃料电池的优缺点分析，每一个环节都讲解得细致入微，却又不会让我感到枯燥乏味。书中穿插了大量生动的实例和图表，将复杂的化学反应和物理过程可视化，我这个理工科背景不太强的读者都能看得津津有味，甚至时不时能蹦出几个“原来如此”的感叹。最让我印象深刻的是，作者在介绍不同燃料电池技术时，不仅讲清楚了它们的技术原理，还深入分析了它们在实际应用中面临的挑战和未来的发展前景，让我对这个领域有了更宏观、更深刻的理解。这本书真的不是那种堆砌专业术语的书，它更像是一次知识的探索之旅，让我不仅学到了知识，更激发了我对未来能源发展的浓厚兴趣。我强烈推荐给所有对新能源，特别是对燃料电池技术感兴趣的朋友们，绝对物超所值！

评分☆☆☆☆☆

我最近偶然翻到一本关于“燃料电池”的书，它带来的体验太震撼了！这本书的语言风格可以说是我读过的科技书籍中最富艺术感的，作者仿佛是一位才华横溢的诗人，用优美的文字描绘着科技的奇迹。它不是枯燥的理论堆砌，而是将燃料电池的原理、发展历程、应用前景，通过一个个引人入胜的故事和生动的比喻展现出来。读这本书，我仿佛置身于一个充满活力的科技殿堂，看到科学家们如何从零开始，一步步探索着清洁能源的奥秘。书中对于燃料电池在各个领域的应用，比如交通运输、分布式发电、便携式电子设备等，都进行了充满想象力的描绘，让我看到了这个技术改变世界的巨大潜力。作者并没有回避技术上的挑战和困难，而是以一种积极乐观的态度，展现了人类在克服这些挑战过程中所展现出的智慧和毅力。读完这本书，我不仅对燃料电池有了全新的认识，更被这种勇于探索、追求创新的精神深深打动。它是一本能够点燃你对科学热情，激发你对未来美好憧憬的书籍，值得所有人阅读。