《能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)原理》一書(shū)主要內(nèi)容為能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)的共性原理，從電子、離子、分子、能級(jí)、界面等過(guò)程來(lái)闡述。教材主要介紹能源的分類(lèi)與特征、能量的物理基礎(chǔ)、光能轉(zhuǎn)換原理與過(guò)程、光能與熱能轉(zhuǎn)換、熱能轉(zhuǎn)換原理與過(guò)程、學(xué)能轉(zhuǎn)換原理與過(guò)程、化學(xué)能轉(zhuǎn)換原理與過(guò)程、化學(xué)儲(chǔ)能原理、物理儲(chǔ)能原理、其它能量轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)原理、能源系統(tǒng)能量管理原理與技術(shù)、新型能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)技術(shù)。
李美成，華北電力大學(xué)教授，教育部長(zhǎng)江特聘教授、國(guó)家科技部創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，教育部教指委委員，教育部科技委委員、享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼。新能源學(xué)院院長(zhǎng)，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施辦公室常務(wù)副主任，新能源材料與器件技術(shù)研究中心主任，國(guó)家一*流專(zhuān)業(yè)“雙萬(wàn)專(zhuān)業(yè)”負(fù)責(zé)人。曾于2004-2006年期間在英國(guó)劍橋大學(xué)進(jìn)行訪問(wèn)研究。入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”、北京市“百名科技領(lǐng)軍”人才、科技部創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃“科技創(chuàng)新人才”。
主要從事新能源與儲(chǔ)能工程的教學(xué)科研工作。主持國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、重點(diǎn)項(xiàng)目、“863”計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等項(xiàng)目，以獨(dú)立通訊作者在Nature Energy、Joule、Progress in Materials Science、Advanced Materials等期刊發(fā)表論文300余篇；獲中國(guó)和美國(guó)專(zhuān)利授權(quán)60項(xiàng)，中英文編著8本。第*一完成人獲黑龍江省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、北京市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)等科研和教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)，獲“電力科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”特等獎(jiǎng)、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。入選美國(guó)斯坦福大學(xué)發(fā)布的全球前2%頂*尖科學(xué)家榜單，獲國(guó)際先進(jìn)材料協(xié)會(huì)2021年獎(jiǎng)?wù)拢↖AAM Medal）。
擔(dān)任國(guó)家科技獎(jiǎng)會(huì)評(píng)專(zhuān)家、基金委會(huì)評(píng)專(zhuān)家、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃會(huì)評(píng)專(zhuān)家等。多次作為大會(huì)主席、副主席組織國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議等。擔(dān)任IEEE PES儲(chǔ)能材料與器件技術(shù)分委會(huì)主席，中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)常務(wù)理事、光伏專(zhuān)委會(huì)副主任，中國(guó)能源研究會(huì)智慧能源與零碳化專(zhuān)委會(huì)副主任，中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)新能源與碳中和專(zhuān)委會(huì)主任等�！禝ET Renewable Power Generation》、《CSEE Journal of Power and Energy Systems》、《Carbon Energy》、《Energy Materials》、《Journal of Materiomics》、《中國(guó)電力》、《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》、《新能源進(jìn)展》期刊編委。
第1章緒論
1.1能源的分類(lèi)與特征 001
1.1.1光能 002
1.1.2機(jī)械能 003
1.1.3熱能 005
1.1.4生物質(zhì)能 005
1.1.5核能 007
1.2新能源利用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 007
1.2.1光能利用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 008
1.2.2機(jī)械能利用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 010
1.2.3熱能利用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 012
1.2.4化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 013
1.2.5生物質(zhì)能利用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 014
1.2.6核能利用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 015
思考題 016
參考文獻(xiàn) 016
第2章能量轉(zhuǎn)化的物理基礎(chǔ)
2.1能量的分類(lèi) 018
2.1.1能量的性質(zhì)分類(lèi) 018
2.1.2能量的形式分類(lèi) 022
2.1.3能量的品位 039
2.2能量轉(zhuǎn)化的基本定律 040
2.3能量轉(zhuǎn)化的固體基礎(chǔ) 041
2.3.1固體中的能量概念 041
2.3.2能帶理論和半導(dǎo)體 043
2.3.3半導(dǎo)體電子論 046
2.4能量轉(zhuǎn)化的熱電基礎(chǔ) 059
2.4.1熱電效應(yīng) 059
2.4.2湯姆遜效應(yīng) 061
2.4.3熱能-電能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程 061
2.5能量轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)基礎(chǔ) 062
2.5.1工質(zhì)及其狀態(tài)參數(shù) 062
2.5.2系統(tǒng)與環(huán)境 063
2.5.3熱力學(xué)狀態(tài) 063
2.5.4過(guò)程與途徑 064
2.5.5熱量與功 065
2.5.6熱力學(xué)定律 066
2.5.7傳熱學(xué) 069
2.6能量轉(zhuǎn)化的物化基礎(chǔ) 071
2.6.1熱力學(xué)勢(shì) 072
2.6.2化學(xué)能-熱能轉(zhuǎn)化的熱化學(xué) 073
2.6.3化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)化的電化學(xué) 077
2.7能量轉(zhuǎn)化的電磁基礎(chǔ) 079
2.7.1麥克斯韋方程組 080
2.7.2庫(kù)侖定律和洛倫茲定律 081
2.7.3電能的傳輸 081
思考題 088
參考文獻(xiàn) 088
第3章光能轉(zhuǎn)化原理與過(guò)程
3.1光能與電能轉(zhuǎn)化 090
3.1.1光伏效應(yīng)與效率極限 090
3.1.2半導(dǎo)體結(jié)和p-n結(jié) 096
3.1.3太陽(yáng)電池工作過(guò)程 100
3.1.4半導(dǎo)體輸運(yùn)方程組 106
3.1.5半導(dǎo)體輸運(yùn)方程組的求解 108
3.1.6太陽(yáng)電池的主要參數(shù) 121
3.1.7影響太陽(yáng)電池伏安特性的因素 124
3.1.8太陽(yáng)電池標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件 126
3.1.9太陽(yáng)電池材料與技術(shù)簡(jiǎn)介 127
3.2光能與熱能轉(zhuǎn)化 134
3.2.1光熱轉(zhuǎn)化過(guò)程 134
3.2.2光熱轉(zhuǎn)化材料 136
3.2.3光熱轉(zhuǎn)化利用技術(shù) 138
3.3光能與生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化 146
3.3.1自然光合作用的基本原理 146
3.3.2自然光合作用的主要方式 148
3.3.3生物質(zhì)光合作用制氫 150
3.4光能與化學(xué)能轉(zhuǎn)化 151
3.4.1人工光合作用的基本原理 151
3.4.2人工光合作用的主要反應(yīng)途徑 152
3.4.3人工光合作用的評(píng)價(jià)方法 155
3.4.4聚光太陽(yáng)能化學(xué)轉(zhuǎn)化利用 156
思考題 159
課后習(xí)題 159
參考文獻(xiàn) 160
第4章熱能轉(zhuǎn)化原理與過(guò)程
4.1動(dòng)力循環(huán)理論 162
4.1.1循環(huán)的概念 162
4.1.2卡諾循環(huán)與卡諾定理 163
4.2熱能與電能轉(zhuǎn)化 166
4.2.1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 166
4.2.2燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán) 175
4.2.3發(fā)電廠概述 177
4.2.4新型熱工過(guò)程熱電轉(zhuǎn)化 181
4.2.5非熱工過(guò)程熱電轉(zhuǎn)化 186
4.2.6熱能與電能轉(zhuǎn)化的效率與應(yīng)用 193
4.3熱能的梯級(jí)利用 194
4.3.1梯級(jí)利用理論概述 194
4.3.2梯級(jí)利用的主要應(yīng)用 195
4.3.3低溫?zé)崮艿钠肺惶嵘?200
思考題 201
課后習(xí)題 201
參考文獻(xiàn) 202
第5章化學(xué)能轉(zhuǎn)化原理與過(guò)程
5.1化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化 204
5.1.1氫能簡(jiǎn)介 204
5.1.2氫能轉(zhuǎn)化為電能的方式 205
5.1.3燃料電池 205
5.2化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化 213
5.2.1燃燒反應(yīng) 213
5.2.2鋁熱反應(yīng) 218
5.3生物質(zhì)能與電能轉(zhuǎn)化 218
5.3.1生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電 219
5.3.2生物質(zhì)氣化發(fā)電 221
5.3.3沼氣發(fā)電 222
5.3.4生活垃圾焚燒發(fā)電 224
5.3.5混合燃燒發(fā)電 225
5.4生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)化 226
5.4.1生物質(zhì)氣化技術(shù) 226
5.4.2生物質(zhì)熱解技術(shù) 228
5.4.3生物質(zhì)固化技術(shù) 232
思考題 234
課后習(xí)題 235
參考文獻(xiàn) 235
第6章化學(xué)儲(chǔ)能原理
6.1傳統(tǒng)蓄電池工作原理 238
6.1.1鉛酸電池 238
6.1.2鎳鎘電池 240
6.1.3鎳氫電池 242
6.1.4鎳鐵電池 245
6.1.5鎳鋅電池 246
6.2鋰離子電池工作原理 247
6.2.1鋰元素的基本理化特性 247
6.2.2鋰離子電池發(fā)展歷史 248
6.2.3鋰離子電池結(jié)構(gòu)及基本原理 248
6.2.4鋰離子電池主要性能參數(shù) 252
6.2.5鋰離子電池材料 253
6.2.6鋰離子電池應(yīng)用與展望 258
6.3金屬-空氣電池工作原理 258
6.3.1空氣電極 258
6.3.2空氣電極催化劑 259
6.3.3鋅空氣電池 260
6.3.4鋁空氣電池 261
6.3.5鐵空氣電池 263
6.3.6鎂空氣電池 264
6.3.7鋰空氣電池 265
6.3.8充電的金屬空氣電池 265
6.4其他化學(xué)電池工作原理 269
6.4.1液流電池 269
6.4.2鈉硫電池 271
6.4.3金屬鈉-氯化物電池 273
6.5超級(jí)電容器儲(chǔ)能原理 275
6.5.1超級(jí)電容器概述 275
6.5.2超級(jí)電容器與電池的比較 276
6.5.3贗電容模型及其原理 277
6.5.4制備與評(píng)價(jià)方法 277
6.6氫能儲(chǔ)能 279
6.6.1金屬儲(chǔ)氫材料 280
6.6.2碳質(zhì)儲(chǔ)氫材料 282
6.6.3無(wú)機(jī)化合物儲(chǔ)氫材料 283
6.6.4有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料 284
思考題 285
課后習(xí)題 285
參考文獻(xiàn) 286
第7章物理儲(chǔ)能原理
7.1電磁能存儲(chǔ)原理 287
7.1.1電磁能概述 287
7.1.2磁能和磁共能 288
7.1.3超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能 290
7.1.4電容儲(chǔ)能 305
7.2熱能存儲(chǔ)原理 305
7.2.1儲(chǔ)熱原理與技術(shù) 305
7.2.2典型儲(chǔ)熱技術(shù) 310
7.3抽水蓄能 319
7.3.1抽水蓄能概述 319
7.3.2抽水蓄能系統(tǒng)基本原理 320
7.3.3抽水蓄能系統(tǒng)的性能指標(biāo) 320
7.3.4抽水蓄能技術(shù) 322
7.4壓縮空氣儲(chǔ)能 323
7.4.1壓縮空氣儲(chǔ)能概述 323
7.4.2壓縮空氣儲(chǔ)能基本原理 324
7.4.3壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能指標(biāo) 325
7.4.4壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù) 326
7.5飛輪儲(chǔ)能 328
7.5.1飛輪儲(chǔ)能概述 328
7.5.2飛輪儲(chǔ)能基本原理 328
7.5.3飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能指標(biāo) 330
7.5.4飛輪儲(chǔ)能技術(shù) 331
思考題 334
課后習(xí)題 334
參考文獻(xiàn) 335
第8章其他能量轉(zhuǎn)化及存儲(chǔ)原理
8.1機(jī)械能與電能轉(zhuǎn)化 337
8.1.1壓電能量轉(zhuǎn)化原理 337
8.1.2壓電材料 341
8.1.3壓電能量轉(zhuǎn)化進(jìn)展 343
8.2電磁能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化 345
8.2.1磁能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化 345
8.2.2電磁能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化概述 347
8.2.3單邊激勵(lì)機(jī)電裝置 348
8.3核能與電能轉(zhuǎn)化 352
8.3.1核能與電能轉(zhuǎn)化原理 352
8.3.2核電站原理 356
8.4其他能量間接轉(zhuǎn)化過(guò)程 360
8.4.1風(fēng)能與電能的轉(zhuǎn)化 360
8.4.2海洋能與電能的轉(zhuǎn)化 362
8.5混合能量存儲(chǔ)原理 365
8.5.1混合儲(chǔ)能的提出 365
8.5.2混合儲(chǔ)能系統(tǒng) 367
思考題 369
課后習(xí)題 370
參考文獻(xiàn) 370
第9章能源系統(tǒng)能量管理原理與技術(shù)
9.1能源系統(tǒng)能量管理原理 372
9.1.1能源系統(tǒng)與能量管理 372
9.1.2能源系統(tǒng)能量管理方式 374
9.1.3能源系統(tǒng)的能量信息管控 380
9.2電力系統(tǒng)能量管理的原理與技術(shù) 384
9.2.1電力系統(tǒng)與能量管理 384
9.2.2新型電力系統(tǒng)能量管理技術(shù) 388
9.2.3電力系統(tǒng)能量管理安全 394
9.3綜合能源系統(tǒng)中的能量控制技術(shù) 400
9.3.1綜合能源系統(tǒng)概述 401
9.3.2綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃與評(píng)估方法 404
9.3.3綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行技術(shù) 413
9.3.4智慧能源的能量控制 417
思考題 421
課后習(xí)題 422
參考文獻(xiàn) 422
第10章新型能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)技術(shù)
10.1新型能量轉(zhuǎn)化技術(shù) 425
10.1.1鈣鈦礦太陽(yáng)電池技術(shù) 425
10.1.2納米體系的能量轉(zhuǎn)化技術(shù) 432
10.1.3光帆技術(shù) 440
10.1.4基于石墨烯等碳基材料的水力生電材料與器件 441
10.2新型能量存儲(chǔ)技術(shù) 443
10.2.1各種新型電池 444
10.2.2光儲(chǔ)一體 449
思考題 452
參考文獻(xiàn) 453
思考題及課后習(xí)題答案（二維碼）
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