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第1章 能量转换材料与器件概述1

1.1 能量与能源1

1.2 新能源特征及利用前景2

1.3 能量的形态与转换3

1.3.1 能量的主要形态3

1.3.2 能量的转换4

1.4 对能量转换系统的要求5

1.4.1 对生物质能转换系统的要求5

1.4.2 对地热能转换系统的要求6

1.4.3 对太阳能转换系统的要求7

1.4.4 对氢能转换系统的要求7

1.4.5 对风能转换系统的要求8

1.4.6 对海洋能转换系统的要求9

1.4.7 对核能转换系统的要求9

1.5 能量转换与材料和器件的关系10

1.5.1 能量转换与材料的关系10

1.5.2 能量转换与器件的关系11

1.6 能源发展现状与趋势14

主要参考文献15

第2章 生物质能转换材料与器件16

2.1 生物质能概述16

2.1.1 生物质能的基本概念16

2.1.2 生物质能利用技术19

2.2 生物制氢23

2.2.1 生物制氢的原理23

2.2.2 生物制氢的原料35

2.3 生物质燃料沼气36

2.3.1 燃料沼气的特性36

2.3.2 沼气发酵40

2.4 生物燃料乙醇43

2.4.1 生物燃料乙醇的特性44

2.4.2 燃料乙醇发酵49

2.5 生物柴油65

2.5.1 生物柴油的燃料特性65

2.5.2 生物柴油的生产方法67

主要参考文献81

第3章 地热能转换材料与器件83

3.1 地热能概述83

3.1.1 地热能基本概念83

3.1.2 地热资源的分布87

3.1.3 地热能开发历史与现状88

3.1.4 地热能的开发与利用方式89

3.2 地源热泵90

3.2.1 地源热泵的发展现状90

3.2.2 地源热泵的定义及工作原理91

3.2.3 地源热泵类型92

3.2.4 影响地源热泵性能的因素95

3.2.5 地源热泵系统与其他系统结合使用95

3.2.6 地源热泵的优越性97

3.2.7 地源热泵技术中存在的问题97

3.3 地热干燥98

3.3.1 地热干燥技术的开发和应用98

3.3.2 我国地热干燥技术发展展望101

3.4 地热能-电能转换101

3.4.1 地热能发电技术概述101

3.4.2 地热蒸汽发电102

3.4.3 地下热水发电104

3.4.4 地压地热发电109

3.4.5 干热岩地热发电109

主要参考文献111

第4章 太阳能转换材料与器件113

4.1 太阳能概述113

4.1.1 太阳辐射的基本概念113

4.1.2 太阳能的利用方式115

4.1.3 太阳能的开发历史116

4.1.4 太阳能的开发现状118

4.2 太阳能光电转换材料与器件120

4.2.1 太阳能电池原理及装置物性120

4.2.2 单晶硅太阳能电池128

4.2.3 多晶硅太阳能电池139

4.2.4 非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池146

4.2.5 其他太阳能光电转换器件164

4.3 太阳能光热转换器件与材料185

4.3.1 太阳能热发电185

4.3.2 太阳能热水器194

4.3.3 太阳灶198

4.3.4 太阳能制冷200

4.3.5 太阳能干燥器204

4.3.6 太阳能蒸馏器208

4.4 太阳能制氢209

主要参考文献210

第5章 氢能转换材料与器件212

5.1 氢能概述212

5.1.1 氢能的基本概念212

5.1.2 氢能开发利用的历史212

5.1.3 氢的分布213

5.1.4 氢的性质214

5.2 氢的制备及纯化220

5.2.1 氢的制备220

5.2.2 氢的纯化224

5.3 氢能转换器件的应用227

5.3.1 氢在燃气轮机发电系统中的应用227

5.3.2 氢在内燃机中的应用228

5.3.3 氢在喷气发动机中的应用229

5.3.4 氢在燃料电池中的应用230

主要参考文献237

第6章 风能转换材料与器件239

6.1 风力发电技术概述239

6.1.1 风能利用前景239

6.1.2 风力发电原理242

6.2 风力发电设备和材料245

6.2.1 叶片的材质245

6.2.2 碳纤维及其在风机叶片中的应用250

6.2.3 润滑油和涂料254

6.2.4 组件装备258

6.3 风力发电新设备260

6.3.1 新型蓄能发电站260

6.3.2 小型风力涡轮261

6.3.3 浮置式风力涡轮261

6.3.4 创新的风力涡轮262

6.3.5 新型垂直轴风力发电机262

6.3.6 磁悬浮垂直轴风力发电机组263

6.3.7 直接驱动风力涡轮263

6.3.8 风筝电站264

6.3.9 多转子风力涡轮264

6.3.10 智能风力涡轮叶片265

6.3.11 隐形风力发电机265

6.3.12 带有“风力加速器”的风力涡轮266

主要参考文献266

第7章 海洋能转换材料与器件268

7.1 海洋能概述268

7.1.1 海洋能定义268

7.1.2 海洋能简述268

7.1.3 海洋能的潜能270

7.2 潮汐能发电270

7.2.1 潮汐能发电原理270

7.2.2 潮汐能发电技术及特征271

7.2.3 潮汐能转换材料与器件273

7.2.4 应用实例275

7.3 波浪能发电277

7.3.1 波浪能发电原理277

7.3.2 波浪能发电技术与特征277

7.3.3 波浪能转换材料与器件278

7.3.4 应用实例283

7.4 海流能发电286

7.4.1 海流能发电原理286

7.4.2 海流能发电技术及特征286

7.4.3 海流能转换材料与器件286

7.4.4 应用实例289

7.5 海洋温差能发电290

7.5.1 海洋温差能概述290

7.5.2 海洋温差能发电291

7.5.3 海洋温差能发电技术及特征294

7.5.4 海洋温差能转换材料与器件297

7.5.5 海洋温差能发电的发展现状299

7.6 盐差能发电302

7.6.1 海洋盐差能302

7.6.2 盐差能发电原理304

7.6.3 盐差能发电技术及特征305

7.6.4 盐差能发电材料与器件310

7.6.5 盐差能发电现状314

7.7 海洋能发展现状315

7.7.1 国外海洋能发展情况315

7.7.2 国内海洋能发展情况316

主要参考文献318

第8章 核能转换材料与器件320

8.1 核能概述320

8.1.1 核能简介320

8.1.2 核能的应用基础和特点321

8.1.3 核能的优越性323

8.2 核反应及核反应堆324

8.2.1 核反应的基本概念324

8.2.2 核反应堆简介333

8.2.3 核反应堆材料334

8.3 核电的发展现状及趋势338

8.3.1 核电的发展现状338

8.3.2 核电的发展趋势339

主要参考文献340