《新能源材料概论》针对新能源材料与器件专业相关课程教学要求编写，内容包括目前在新能源领域应用较为成熟的生物质能源材料、氢能材料、太阳能电池、燃料电池、钠离子电池、锂离子电池、超级电容器等。《新能源材料概论》选材得当，立足知识积累和能力培养，为学生学习新能源后续课程打下良好基础。扫描书中二维码可以拓展学习相关内容。

张玉兰，贵州理工学院材料与冶金工程学院，副教授，长期从事新能源材料的制备及生物质催化转化制备液体燃料及光电催化方面的研究及教学工作，负责新能源材料与器件专业建设和新能源材料导论课程建设。

第1章概论1
1.1新能源及其利用技术1
1.2新材料及其应用3
1.3新能源材料及其发展方向4
1.4新能源材料的关键技术5
思考题6

第2章生物质能源材料7
2.1概述7
2.1.1生物质7
2.1.2生物质能7
2.1.3生物质的组成8
2.2生物质资源的分布9
2.2.1林业生物质资源9
2.2.2农业生物质资源9
2.2.3废弃物生物质资源10
2.3生物质转化利用技术11
2.3.1生物质直接燃烧技术12
2.3.2生物质热解技术13
2.3.3生物质液化技术14
2.3.4生物质气化技术15
2.4生物质沼气技术17
2.4.1生物质沼气的成分与性质17
2.4.2沼气发酵的特点18
2.4.3沼气的功能和效用18
2.5生物乙醇的生产技术19
2.5.1生物乙醇的特点19
2.5.2生物乙醇生产的原料19
2.5.3生物乙醇的生产20
2.6生物柴油的生产技术20
2.6.1生物柴油的生产21
2.6.2酯交换法制备生物柴油21
2.6.3生物柴油的性能22
2.6.4生物质绿色柴油的生产与性能23
2.7生物质生产液体燃料的技术25
2.7.1费托合成技术25
2.7.2费托合成催化剂26
2.7.3费托制取液体燃料发展趋势27
思考题28

第3章储氢材料29
3.1概述29
3.2氢的制取29
3.2.1电解水制氢30
3.2.2天然气制氢31
3.2.3煤制氢32
3.2.4生物质制氢33
3.2.5太阳能制氢35
3.2.6核能制氢36
3.2.7等离子化学法制氢37
3.2.8液体原料醇类制氢38
3.3氢的储存38
3.4金属及其氧化物系列储氢材料39
3.4.1物理吸附储氢材料39
3.4.2化学储氢材料41
3.5氢能安全44
3.5.1燃料电池汽车的安全45
3.5.2加氢站的安全46
3.6储氢材料的发展趋势46
思考题47

第4章太阳能电池48
4.1太阳能电池的概念和结构48
4.2太阳能电池的工作原理50
4.2.1硅半导体的结构50
4.2.2本征半导体51
4.2.3P型半导体和N型半导体52
4.2.4PN结54
4.2.5光伏发电工作原理55
4.3太阳能电池的类型56
4.3.1单晶硅太阳能电池56
4.3.2多晶硅太阳能电池57
4.3.3非晶硅太阳能电池58
4.3.4碲化镉太阳能电池60
4.3.5砷化镓太阳能电池61
4.3.6铜铟镓硒太阳能电池62
4.3.7染料敏化太阳能电池64
4.3.8有机太阳能电池65
4.4太阳能电池生产过程中的污染问题66
4.4.1晶体硅太阳能电池生产过程中的污染问题66
4.4.2非晶硅太阳能电池生产过程中的污染问题67
4.4.3CdTe太阳能电池生产过程中的污染问题68
4.4.4GaAs太阳能电池生产过程中的污染问题69
4.4.5CIGS太阳能电池生产过程中的污染问题70
4.4.6DSSC太阳能电池生产过程中的污染问题71
思考题72

第5章燃料电池73
5.1概述73
5.1.1燃料电池工作原理74
5.1.2燃料电池的特点74
5.2燃料电池的类型75
5.3碱性燃料电池（AFC）77
5.3.1AFC的工作机理77
5.3.2AFC的特点78
5.3.3AFC催化剂79
5.3.4AFC电极82
5.3.5AFC性能影响因素82
5.4质子交换膜燃料电池（PEMFC）83
5.4.1PEMFC的工作机理和特点83
5.4.2PEMFC的用途85
5.4.3PEMFC的催化剂86
5.4.4PEMFC双极板92
5.4.5PEMFC的应用前景99
5.5磷酸盐燃料电池（PAFC）99
5.5.1PAFC的工作机理和特点100
5.5.2PAFC电极100
5.5.3PAFC双极板102
5.6熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）102
5.6.1MCFC的工作机理102
5.6.2MCFC电极材料103
5.6.3MCFC的特点105
5.6.4MCFC的发电系统106
5.6.5MCFC需解决的关键技术问题110
5.7固体氧化物燃料电池（SOFC）112
5.7.1SOFC的工作机理和特点112
5.7.2SOFC关键材料113
5.7.3SOFC存在的问题118
思考题119

第6章超级电容器120
6.1概述120
6.1.1超级电容器的基本介绍120
6.1.2超级电容器的发展历史121
6.1.3超级电容器的一般结构122
6.1.4超级电容器的应用122
6.1.5超级电容器使用注意事项123
6.2超级电容器的工作原理123
6.2.1双电层电容器124
6.2.2法拉第赝电容器125
6.2.3非对称超级电容器126
6.2.4超级电容器的特点126
6.3超级电容器电极材料127
6.3.1电极材料选择原则和分类127
6.3.2碳材料127
6.3.3金属氧化物材料131
6.3.4导电聚合物材料134
6.3.5复合电极材料135
6.4超级电容器电解液138
6.4.1水系电解液139
6.4.2有机电解液140
6.4.3固态电解液140
思考题141

第7章锂离子电池材料142
7.1概述142
7.2锂离子电池的结构及工作原理144
7.3锂离子电池正极材料145
7.3.1正极材料的选择要求145
7.3.2层状结构正极材料146
7.3.3尖晶石结构正极材料148
7.3.4橄榄石结构正极材料149
7.4锂离子电池负极材料150
7.4.1负极材料的选择要求150
7.4.2碳类负极材料150
7.4.3硅基负极材料153
7.4.4金属类负极材料153
7.4.5硫化物负极材料154
7.5锂离子电池电解质154
7.5.1电池电解质的选择要求154
7.5.2有机液体电解质155
7.5.3聚合物电解质158
7.5.4离子液体电解质159
7.6锂离子电池隔膜材料160
7.6.1电池隔膜材料的选择要求160
7.6.2微孔聚烯烃隔膜160
7.6.3无纺布隔膜162
7.6.4涂层复合隔膜163
思考题163

第8章钠离子电池材料165
8.1概述166
8.2钠离子电池正极材料167
8.2.1过渡金属氧化物材料168
8.2.2聚阴离子材料172
8.2.3过渡金属氟磷酸钠盐174
8.2.4普鲁士蓝类大框架化合物175
8.2.5有机化合物和聚合物176
8.2.6非晶化合物177
8.3钠离子电池负极材料177
8.3.1碳基负极材料177
8.3.2合金类储钠负极材料180
8.3.3金属氧化物储钠负极材料181
8.3.4非金属单质储钠负极材料183
8.3.5有机储钠负极材料184
8.3.6钛酸盐储钠负极材料185
思考题186

参考文献187