本書緒論部分概述了新能源技術(shù)及材料,第1~5章從原理和微觀機(jī)制、材料成分、組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等方面分別具體介紹了光電轉(zhuǎn)換新能源材料、熱電轉(zhuǎn)換新能源材料、化學(xué)電能轉(zhuǎn)換新能源材料、力電轉(zhuǎn)換新能源材料、儲能材料等,第6章對這些新能源材料應(yīng)用過程中涉及的輔助及防護(hù)材料等進(jìn)行了介紹。全書不僅涵蓋了主要的新能源材料,也包括能源防護(hù)材料領(lǐng)域的知識,并加入了最新的研究進(jìn)展與成果。
本書可作為普通高等院校材料類專業(yè)新能源材料相關(guān)專業(yè)課的教材或參考書,也可供新能源材料領(lǐng)域的研究人員和工程技術(shù)人員參考。
全書不僅涵蓋了主要的新能源材料,也包括能源防護(hù)材料領(lǐng)域的知識,并加入了最新的研究進(jìn)展與成果。
近年來,新能源材料快速發(fā)展,已經(jīng)成為國家能源戰(zhàn)略中的關(guān)鍵材料之一。黨的二十大報(bào)告指出:“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”。其重要路徑之一就是推動(dòng)能源清潔低碳高效利用,推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域清潔低碳轉(zhuǎn)型。因此,新能源材料的研究和應(yīng)用將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期,將會(huì)有更多的新能源材料獲得推廣應(yīng)用。
隨著新工科建設(shè)不斷推進(jìn),越來越多的高校設(shè)置了新能源材料與器件專業(yè),同時(shí)大多數(shù)材料類專業(yè)以及部分工科專業(yè)也開設(shè)了新能源材料課程,因此希望本書的出版能為課程建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量的提高做出一份貢獻(xiàn)。新能源材料是依托新能源技術(shù)而生的,本書在緒論部分介紹了目前主要的新能源,然后將新能源材料按照能源轉(zhuǎn)換類型和應(yīng)用類型進(jìn)行了分類,從材料學(xué)的角度對轉(zhuǎn)換工作原理、典型轉(zhuǎn)換材料以及應(yīng)用進(jìn)行了闡述。這是本書的特色,目的是讓學(xué)生在寬泛的材料知識基礎(chǔ)上全面了解新能源材料,在較少的課時(shí)中掌握較多的新能源材料相關(guān)知識。
本書的編者具有多年從事“新能源材料及應(yīng)用”課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),依托國家級課程思政示范教學(xué)團(tuán)隊(duì),綜合國內(nèi)現(xiàn)有教材和相關(guān)圖書的有益內(nèi)容,吸收國內(nèi)外新能源材料的最新研究成果,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐編寫了本書。本書主要有6章內(nèi)容,即光電轉(zhuǎn)換新能源材料、熱電轉(zhuǎn)換新能源材料、化學(xué)電能轉(zhuǎn)換新能源材料、力電轉(zhuǎn)換新能源材料、儲能材料和能源類防護(hù)材料。此外,書中還介紹了我國在新能源材料方面的研究進(jìn)展和應(yīng)用,并在每章最后都給出思考題供讀者學(xué)習(xí)思考。同時(shí),書中融入了“與氣候一起變化:能源”“風(fēng)力發(fā)電”“推動(dòng)綠色發(fā)展、促進(jìn)人與自然和諧共生”等視頻,可作為拓展內(nèi)容供讀者學(xué)習(xí),也可作為課程思政素材供授課教師參考使用。
本書由湯玉斐擔(dān)任主編,李福平擔(dān)任副主編,劉照偉、孟慶男、于曉婧參加編寫,趙康擔(dān)任主審。第1章由于曉婧編寫,第2章由劉照偉編寫,第3章由孟慶男編寫,第4、6章由湯玉斐編寫,第5章由李福平編寫。本書由湯玉斐進(jìn)行統(tǒng)稿,由李福平對全書進(jìn)行校對。本書可作為普通高等院校材料類專業(yè)新能源材料相關(guān)專業(yè)課的教材或參考書,也可供新能源材料領(lǐng)域的研究人員和工程技術(shù)人員參考。
本書編寫過程中參考了相關(guān)文獻(xiàn)資料和網(wǎng)絡(luò)資源,在此向原作者表示衷心的感謝。
由于編者水平有限,同時(shí)新能源材料的前沿研究領(lǐng)域日新月異,書中不妥之處在所難免,懇請讀者和專家批評指正。
編者目錄
高等院校教師
目錄
前言
緒論1
第1章光電轉(zhuǎn)換新能源材料3
11光電轉(zhuǎn)換工作原理4
12晶體硅光電轉(zhuǎn)換材料8
13非晶硅光電轉(zhuǎn)換材料14
14ⅡⅥ族多晶薄膜光電轉(zhuǎn)換材料16
15ⅢⅤ族化合物光電轉(zhuǎn)換材料21
16新型光電轉(zhuǎn)換新能源材料27
思考題31
參考文獻(xiàn)32
第2章熱電轉(zhuǎn)換新能源材料34
21熱電轉(zhuǎn)換工作原理35
22梯度結(jié)構(gòu)熱電轉(zhuǎn)換材料39
23方鈷礦化合物熱電轉(zhuǎn)換材料44
24氧化物型熱電轉(zhuǎn)換材料48
25新型熱電轉(zhuǎn)換材料50
思考題52
參考文獻(xiàn)53
第3章化學(xué)電能轉(zhuǎn)換新能源材料55
31燃料型化學(xué)電能轉(zhuǎn)換材料55
32鋰離子型化學(xué)電能轉(zhuǎn)換材料71
33非鋰金屬離子型化學(xué)電能轉(zhuǎn)換材料91
34金屬氫化物鎳型化學(xué)電能轉(zhuǎn)換材料101
思考題110
參考文獻(xiàn)111
第4章力電轉(zhuǎn)換新能源材料113
41壓電材料114
42風(fēng)能新能源材料119
43海洋能新能源材料125
44用于風(fēng)能和海洋能收集與轉(zhuǎn)換的
納米發(fā)電機(jī)131
思考題145
參考文獻(xiàn)146
第5章儲能材料148
51儲能的基本原理150
52儲能材料的分類及篩選原則174
53幾種典型的儲能材料182
思考題196
參考文獻(xiàn)197
第6章能源類防護(hù)材料199
61核電廢水防護(hù)材料199
62核電廢氣防護(hù)材料211
63核輻射防護(hù)材料214
64熱電材料的防護(hù)218
思考題227
參考文獻(xiàn)227