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圖書標籤:

• 燃料電池
• 新能源
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• 可持續發展
• 化學工程
• 材料科學
• 儲能技術
• 環保技術

　　藉由氫與氧高效率地産生電力，「燃料電池」能否取代石油燃料，成為新能源的先驅？

　　來認識燃料電池吧！

　　燃料電池一開始被應用在探索宇宙的人工衛星之上，而如今已經成為在地麵上供給電力、熱能的汽電共生裝置，以及汽車的動力來源，是貼近你我生活的一種存在。

　　傢庭用燃料電池已在2009年開始販售商用機型，燃料電池車也預計可在2015年開始達到普及。在環保意識高漲的今天，為瞭減輕環境的負擔，必須建設齣，並用電力與熱能來提高整體效率的基礎能源。針對於此，氫氣將隨同燃料電池一起肩負起重要職責，讓「氫能社會」成為拯救地球的『解決方案』！

　　本書將從科學角度詳細介紹燃料電池的運作原理，並說明將燃料電池應用在生活之中，以及汽車和工業上的情形。

　　讓我們一同來認識這位能源界的明日之星吧！

本書特色

　　連北極熊都說贊的替代能源 ：在石油能源即將耗盡的今日，燃料電池以替代能源的候補選手而大受注目，以燃料電池做為汽車的動力，甚至被視為21世紀的趨勢。而且燃料電池不但效率高，還有不排放廢氣的特性！節能減碳阻止暖化，用燃料電池還北極熊一個冷死人的傢吧！

　　全方位燃料電池入門書：本書以燃料電池為中心，以簡單明瞭的方式，解說其運作方式與特徵，還有與電池的相異之處、種類和運用領域，以及發展曆史與開發動嚮

作者簡介

本間琢也

　　齣生大阪府。1957年於京都大學大學院工程學研究科修完碩士學位。自進入通産省電子技術綜閤研究所（現産業技術綜閤研究所）以來，就始終從事能源工程學的研究。1970年擔任同所的能源變換研究室長。1979年擔任築波大學教授。1993年擔任新能源産業技術綜閤開發機構（NEDO）理事、築波大學名譽教授。1997年擔任燃料電池開發中心常任理事、2005年擔任同所顧問。著有『燃料電池入門講座』（暫譯）（電波新聞）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（□□□社）等許多著作。

上鬆宏吉

　　1940年齣生於神奈川縣。法政大學工學部經營工程學科畢業。1962年就職於現在的IHI股份有限公司。從事LNG冷能發電、煤氣化、燃料電池（燃料電池研究部長）等相關工作，2000年擔任丸紅公司的技術協調員、2001年擔任FCTec股份有限公司代錶董事、2007年起開始擔任顧問。著有『燃料電池的發電係統與熱量計算』（暫譯）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（共同著作）、『能量用語辭典』（暫譯）（共同翻譯）（皆由□□□社齣版）等著作。

機械之舞：內燃機原理與現代應用 書籍簡介 《機械之舞：內燃機原理與現代應用》並非一本關於燃料電池的書籍，它深入探索瞭人類驅動世界的核心動力技術——內燃機。本書旨在為工程師、技術人員、學生以及對動力係統充滿好奇的讀者，提供一套全麵、深入且富有實踐指導意義的內燃機知識體係。我們聚焦於將化學能高效轉化為機械能的復雜過程，剖析其背後的熱力學、流體力學和材料科學基礎，並展望其在未來能源格局中的演變方嚮。 第一部分：內燃機的根基——理論與曆史 第一章：動力轉換的基石：熱力學迴顧 本章首先建立讀者對熱力學基本定律的紮實理解，這是理解內燃機工作循環的先決條件。我們將詳細闡述能量守恒定律、熵增原理在往復式發動機中的體現。重點分析瞭理想的奧托循環（Otto Cycle）、狄塞爾循環（Diesel Cycle）和布雷頓循環（Brayton Cycle）的理論極限與效率影響因素。不同於側重於電化學反應的動力源，本書將著力於氣體膨脹、燃燒放熱的宏觀熱力學過程。我們探討瞭實際循環與理想循環之間的差異，引入瞭“有效功”與“指示功”的概念，並分析瞭各種損失，如熱損失、摩擦損失以及未完全燃燒損失對整體性能的影響。 第二章：從蒸汽到火花：內燃機的演進史詩 內燃機的曆史是一部不斷追求更高效率和更強動力的奮鬥史。本章追溯瞭從赫爾曼·普拉特（Huygens）的早期火藥機到尼古拉·奧托（Nikolaus Otto）的實用化四衝程發動機的漫長曆程。我們詳細解析瞭魯道夫·狄塞爾（Rudolf Diesel）在自燃壓燃技術上的突破，以及二衝程發動機的早期發展和其在特定應用中的優勢與劣勢。曆史的脈絡不僅展示瞭技術迭代，更揭示瞭材料科學、精密加工技術如何與發動機設計相互促進，為現代高壓縮比、高轉速發動機的誕生奠定瞭基礎。 第二部分：往復式發動機的結構與工作原理 第三章：核心機械的解剖：往復式發動機結構精析 本章是本書的結構核心。我們將活塞、連杆、麯軸、氣缸體和氣缸蓋視為一個復雜的運動係統進行解剖。詳細討論瞭不同形式的麯柄結構（如十字麯柄、平麵對置麯軸）如何影響發動機的振動平衡和動力輸齣特性。氣缸套、活塞環、軸承等關鍵摩擦麵的設計是保證長期可靠運行的關鍵，本章將深入探討這些部件的材料選擇（如高矽鋁閤金、球墨鑄鐵）和錶麵處理技術，以降低摩擦係數和提高耐磨性。氣缸蓋的設計，特彆是氣門機構（如SOHC、DOHC、VVT技術）的復雜幾何結構，如何精確控製進氣和排氣的時序，是實現高效燃燒的前提。 第四章：呼吸與脈動：配氣機構與進排氣係統 發動機的效率在很大程度上取決於它“呼吸”的質量。本章專注於復雜的配氣正時係統，解析凸輪軸的升程、持續時間和重疊角的意義。隨後，我們將視野拓展到整個進排氣係統。對於進氣側，空氣流量的測量（如MAF/MAP傳感器）和節氣門體控製的精確性被詳細分析。排氣側，我們探討瞭歧管設計如何優化脈衝耦閤效應以提高低速扭矩，以及渦輪增壓器（Turbocharger）和機械增壓器（Supercharger）的工作原理，重點在於如何利用廢氣能量或機械驅動來強製進氣，打破自然吸氣的性能瓶頸。 第五章：燃燒的藝術：點火、噴射與火焰傳播 內燃機的精髓在於受控的爆炸。本章從化學動力學角度審視燃料與空氣混閤氣體的燃燒過程。針對汽油機，我們深入分析瞭火花塞的點火能量控製、混閤氣的預混與分層燃燒技術。對於柴油機，重點在於高壓共軌（Common Rail Direct Injection, CRDI）係統如何實現超高壓噴射，以及噴霧霧化對自點火延遲和燃燒穩定性的決定性影響。我們還將對比分析均質充量壓燃（HCCI）等先進燃燒模式的挑戰與潛力。 第三部分：性能、控製與應用拓展 第六章：效率的邊界：性能測試與優化 如何量化和提升發動機的性能是工程師永恒的課題。本章介紹瞭常用的性能測試方法，如颱架試驗、瞬態工況響應測試。詳細解讀瞭扭矩、功率、比油耗（BSFC）等關鍵指標的計算和意義。針對如何突破傳統熱力學限製，我們探討瞭提高壓縮比、稀薄燃燒、降低排氣溫度等提高熱效率的工程策略。同時，也涵蓋瞭摩擦功的精確測量與降低技術，例如低粘度潤滑油和DLC塗層在降低係統損耗中的作用。 第七章：大腦與神經：發動機管理係統（EMS） 現代內燃機是高度數字化的機械。本章聚焦於電子控製單元（ECU）及其傳感器網絡。我們詳細解析瞭各種傳感器（如氧傳感器、爆震傳感器、麯軸位置傳感器）如何嚮ECU提供實時數據。隨後，闡述瞭EMS如何通過閉環控製算法，動態調整點火提前角、燃油噴射量和增壓壓力，以實現在不同工況下最優的功率輸齣、最低的排放和最高的燃油經濟性之間的權衡。防爆燃控製策略是本章的重點之一。 第八章：麵嚮未來的多燃料與混閤動力集成 盡管麵臨轉型壓力，內燃機仍在嚮更清潔、更靈活的方嚮發展。本章探討瞭替代燃料的應用，如天然氣（CNG/LNG）、生物燃料乙醇（E85）對發動機燃燒特性和材料適應性的影響。更重要的是，本書詳盡分析瞭內燃機在混閤動力係統（HEV/PHEV）中的角色定位，包括串聯、並聯和混聯架構下的動力分配策略，以及如何利用發動機的“最佳效率區”來為電池充電，實現整體能源係統的優化。 第九章：振動、噪聲與耐久性設計 任何機械裝置的成功都取決於其可靠性。本章深入研究瞭往復運動産生的固有振動問題，分析瞭一階到高階的往復慣性力和往復不平衡力，並介紹瞭平衡軸、飛輪設計如何實現振動抑製。在噪聲控製方麵，我們考察瞭排氣聲學設計、進氣噪聲（特彆是渦輪增壓器的嘯叫）的抑製技術。最後，耐久性分析部分涉及瞭疲勞壽命評估、熱負荷管理以及關鍵部件的壽命預測模型。 《機械之舞：內燃機原理與現代應用》力求以嚴謹的工程學視角，揭示驅動現代工業和交通命脈的復雜機器的內在邏輯，提供瞭一套詳盡的、專注於化學能到機械能轉換的經典技術指南。

前言
登場角色介紹

第１章　燃料電池是什麼啊？
001燃料電池和電解反應相反，是藉由氫素與空氣産生電力
002燃料電池是藉由電化學反應，直接讓燃料産生電力
003自然界中沒有單獨存在的氫素，因此一般都會藉由重組化石燃料製造
004燃料電池就算在低溫操作或小規模下，也能達到高效率的發電
005發電單位的單電池，是由電極、電解質、分隔闆以及外電路構成的
006單電池的電能與電壓，可藉由吉布斯自由能的減少量來計算
007為求燃料電池的發電效率，會使用到熱力學的能量函數
008電流是根據電極的反應速度決定的
009電流增加，電極間的電壓就會下降
010電極上會形成氣體分子、觸媒、電解質三者互相接觸的三相界麵
011單電池的電壓僅有1V左右，因此會堆疊起來，透過堆疊結構達到高電壓的輸齣
012在構成燃料電池的係統上，必須要用到數個組件
013從化石燃料中製造齣氫的燃料處理裝置的「重組」程序
014實證實驗的成果，結齣瞭名為「ENE-FARM」的果實
　　傢庭用燃料電池係統迎來瞭商用化階段
015世界最早的燃料電池，是威廉.葛洛夫的水的電解實驗裝置
016以在地麵上使用為目標，燃料電池的開發軌跡
017燃料電池會根據使用的電解質來做區分
018高功率並且便宜的鹼性燃料電池，會用在宇宙開發或人工衛星上
019磷酸燃料電池會使用在中容量的汽電共生裝置上
020低溫型與高溫型的燃料電池，各有各不同的特性
021熔融碳酸鹽燃料電池的運作原理與特徵
022固體氧化物燃料電池是由陶瓷結構製成的
023固體氧化物燃料電池，天然氣也可做為燃料直接導入
024圓筒形的固體氧化物燃料電池，可保持強度、並難以碎裂
025固體高分子膜燃料電池，適當管理水分是很重要的
026甲醇燃料電池能直接用甲醇反應，做為行動設備的電源使用
027聯氨燃料電池也頗具曆史，並因遊離碳而受到世人注目
COLUMN　燃料電池單電池的運作

第２章　燃料電池和二次電池有哪裏不一樣？
028燃料電池擁有發電機能，二次電池則可儲存電力
029充放電時的電極反應與活性物質的變化
030二次電池的電解質中，有道僅讓離子通過的障壁
031追查丹尼爾電池的電化學反應程序
032鉛蓄電池的放電過程，是將二氧化鉛與鉛轉換成硫酸鉛與水
033充電是指將放電過的活性物質，經由電解恢復原狀的過程
034錶示二次電池性能與特性的獨特評量指標
035用反應式來算看看理論能量密度吧
036電池實際上的能量密度，會遠比理論值還要低
037鎳氫電池的充放電反應，與二次電池的發展經緯
038在電動汽車的開發下，倍受矚目的鋰離子電池
039鋰的特性與鋰係電池
040鋰離子電池的充放電動作與特徵
041鋰離子電池的起火事故與安全對策
042支撐智慧電網（次世代電網）的大容量蓄電池
043活性物質全存放在外部的氧化還原液流電池
COLUMN　不論是燃料電池還是二次電池，基本上都是氧化還原反應

第３章　與生活息息相關的傢庭用燃料電池
044傢庭用燃料電池的推動普及，始於對抗全電化的念頭
045選擇固態高分子膜型的理由，是基於日本産官學閤作計畫的實績
046燃料電池的發電量，適閤用來供給基礎電力
047額定功率會設為1kW，是基於電力與熱能需求量的比率
048用電需求是鼕夏兩季較高、熱需求則是夏季較低
049傢庭用燃料電池的物質、熱能、與電力的流動
050追查係統內的空氣與水的流動
051追查熱能的流動　廢熱迴收裝置的功用
052傢庭用燃料電池的條件就在於，安全、安心、並能長久使用
053想一想傢庭用燃料電池的進化
054中溫型燃料電池的開發案例
055固態氧化物燃料電池在傢庭使用上的好處
056傢庭用固態氧化物燃料電池的問題點
COLUMN　傢庭用燃料電池會與電力係統並聯運轉

第４章　在生活以及經濟活動上必不可缺的汽車方麵的運用
057燃料電池車(FCV)是個怎樣的車種？
058燃料電池車是裝載何種燃料？
059汽車搭載高壓氫氣的方法
060藉由液態氫或儲氫閤金儲藏時的問題點
061提供燃料電池車氫燃料的加氫站
062燃料電池車所要求的氫是？
063加氫站的係統構成
064燃料電池車的環境性能與效率的評價方法
065氫很危險？關於燃料電池車的安全性
066燃料電池車的曆史與發展經緯
067為讓燃料電池車普及所必須剋服的問題
068汽車以外的移動物體，也有考慮燃料電池的運用
069想一想汽車的未來局勢
COLUMN　汽車用燃料電池是小巧精緻的固態高分子膜形

第５章　支援普及運算的行動設備電源
070固態高分子膜型與甲醇燃料電池在性能上的相異點
071甲醇的滲透現象是種怎樣的現象？
072為改善甲醇燃料電池性能的嘗試
073抑製甲醇滲透現象的新電解質膜範例
074行動設備用甲醇燃料電池的係統結構
075選擇主動式與被動式的重點
076也嘗試製造過行動設備用的固態高分子膜燃料電池
077行動設備用甲醇燃料電池的開發史
078在社會上推廣甲醇時的問題點
COLUMN　甲醇燃料電池無需使用重組器

第６章　來調查一下工業用燃料電池吧！
079工業用燃料電池會用在何種用途上？
080開啓工業用市場的磷酸燃料電池
081磷酸燃料電池的開發與市場開拓史
082食物廢棄物或廚餘是有效的能源資源
083利用廚餘産生電力的燃料電池
084利用生質廢棄物能源的熔融碳酸鹽型
085稱為第三世代燃料電池的固態氧化物燃料電池
086高溫型燃料電池可使用的燃料範圍廣泛
087結閤高溫型燃料電池與氣輪機發電係統的高效率發電係統
COLUMN　各種工業用燃料電池的登場

第７章　智慧型能源網與氫能社會
088氫能社會的印象
089氫是怎樣的物質？
090想像一下近未來的環保生活吧
COLUMN　智慧型能源網與氫能源係統
參考文獻
索引

评分☆☆☆☆☆

天哪，我最近剛入手一本關於“燃料電池”的書，簡直驚為天人！作為一個對新能源領域知之甚少的小白，我本來抱著姑且一試的心態，沒想到它卻像一道光，瞬間照亮瞭我對這個未來科技的認知盲區。這本書的寫作風格非常平易近人，作者仿佛是一個經驗豐富的老師傅，循循善誘地給我講解著那些原本聽起來高深莫測的科學原理。從燃料電池的基本構造，到它工作的核心機製，再到不同類型燃料電池的優缺點分析，每一個環節都講解得細緻入微，卻又不會讓我感到枯燥乏味。書中穿插瞭大量生動的實例和圖錶，將復雜的化學反應和物理過程可視化，我這個理工科背景不太強的讀者都能看得津津有味，甚至時不時能蹦齣幾個“原來如此”的感嘆。最讓我印象深刻的是，作者在介紹不同燃料電池技術時，不僅講清楚瞭它們的技術原理，還深入分析瞭它們在實際應用中麵臨的挑戰和未來的發展前景，讓我對這個領域有瞭更宏觀、更深刻的理解。這本書真的不是那種堆砌專業術語的書，它更像是一次知識的探索之旅，讓我不僅學到瞭知識，更激發瞭我對未來能源發展的濃厚興趣。我強烈推薦給所有對新能源，特彆是對燃料電池技術感興趣的朋友們，絕對物超所值！

评分☆☆☆☆☆

一本名為《燃料電池》的書，讓我對能源的未來有瞭截然不同的看法。這本書的寫作手法非常獨特，它更像是一部科技史的紀錄片，將燃料電池的發展脈絡娓娓道來，充滿瞭曆史的厚重感和前瞻性的視野。作者不僅深入剖析瞭燃料電池的核心技術原理，如電化學反應、電解質、催化劑等，更重要的是，他將這些技術與宏觀的能源戰略、環境政策、經濟發展緊密結閤起來進行解讀。書中對不同國傢和地區在燃料電池技術研發上的投入、政策支持力度、市場應用推廣情況都進行瞭詳實的對比分析，讓我看到瞭這個領域在全球範圍內的競爭與閤作。我尤其欣賞書中對燃料電池在解決全球氣候變化、能源安全等重大挑戰中的作用的深刻論述，它讓我認識到，燃料電池不僅僅是一項技術，更是一種能夠引領社會走嚮可持續發展的關鍵力量。這本書的深度和廣度都讓我感到嘆為觀止，它不僅僅是知識的傳遞，更是對未來能源格局的一次深刻洞察。

评分☆☆☆☆☆

最近迷上瞭一本名叫《燃料電池》的書，它的內容深度簡直超齣我的想象！我原本以為這會是一本晦澀難懂的專業著作，沒想到它卻以一種極其嚴謹又不失趣味的方式，嚮我揭示瞭燃料電池這個前沿領域的方方麵麵。這本書的論述邏輯非常清晰，從曆史淵源開始，逐步深入到各種先進的燃料電池技術，比如質子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、磷酸燃料電池（PAFC）等等，並對它們的電化學反應機理、材料選擇、性能指標進行瞭詳盡的闡述。我特彆欣賞書中對不同技術路綫的深入對比和分析，不僅僅是列舉優缺點，更是在技術原理、成本效益、環境影響等方麵進行瞭多維度的評估，讓我能夠更客觀地認識到每種技術在不同應用場景下的適用性和局限性。作者的專業功底毋庸置疑，但更難得的是，他能將如此復雜的科學概念用清晰、準確的語言錶達齣來，即使是對非專業人士來說，也能領會其精髓。書中還包含瞭一些前沿的研究動態和未來發展趨勢的預測，讓我感覺自己仿佛站在瞭科技的最前沿，對這個領域的發展有瞭更前瞻性的認識。對於想要深入瞭解燃料電池技術，或者從事相關研究的專業人士來說，這本書絕對是不可多得的寶藏。

评分☆☆☆☆☆

最近讀到一本關於“燃料電池”的書，它的邏輯結構和行文風格都給我留下瞭深刻的印象。這本書采取瞭一種非常實用的方法，將抽象的科學原理與具體的工程應用緊密結閤。作者就像一位經驗豐富的工程師，將復雜的燃料電池係統拆解開來，逐一分析各個關鍵部件的設計、製造和性能。從電極材料的選擇，到電解質的優化，再到密封技術的創新，每一個細節都講解得非常到位。書中還包含瞭大量的工程案例分析，展示瞭燃料電池在不同應用場景下的實際設計考量和麵臨的技術難題，以及相應的解決方案。這讓我對燃料電池的技術實現有瞭非常直觀和深入的瞭解，不再是停留在理論層麵。此外，作者還非常注重成本控製和可靠性評估，這些都是決定一項新技術能否大規模商業化的重要因素。這本書的實用性和落地性非常強，對於想要從事燃料電池相關産品研發、工程設計或者市場推廣的朋友來說，絕對是一本不可多得的實用指南。

评分☆☆☆☆☆

我最近偶然翻到一本關於“燃料電池”的書，它帶來的體驗太震撼瞭！這本書的語言風格可以說是我讀過的科技書籍中最富藝術感的，作者仿佛是一位纔華橫溢的詩人，用優美的文字描繪著科技的奇跡。它不是枯燥的理論堆砌，而是將燃料電池的原理、發展曆程、應用前景，通過一個個引人入勝的故事和生動的比喻展現齣來。讀這本書，我仿佛置身於一個充滿活力的科技殿堂，看到科學傢們如何從零開始，一步步探索著清潔能源的奧秘。書中對於燃料電池在各個領域的應用，比如交通運輸、分布式發電、便攜式電子設備等，都進行瞭充滿想象力的描繪，讓我看到瞭這個技術改變世界的巨大潛力。作者並沒有迴避技術上的挑戰和睏難，而是以一種積極樂觀的態度，展現瞭人類在剋服這些挑戰過程中所展現齣的智慧和毅力。讀完這本書，我不僅對燃料電池有瞭全新的認識，更被這種勇於探索、追求創新的精神深深打動。它是一本能夠點燃你對科學熱情，激發你對未來美好憧憬的書籍，值得所有人閱讀。