本书以碳循环规律为切入点，论述了碳减排对保持生态平衡、实现经济社会可持续发展的重要意义。本书重点介绍风能和太阳能等可再生能源的发展现状和趋势，同时讨论电化学能源存储和转化技术在清洁能源利用、电动车辆发展、智能电网搭建等方面的重要价值。此外，从无机矿化、光电催化、微生物转化三个方面对CO2 捕集、封存及再利用进行介绍。全书力求从技术角度介绍绿色、低碳、可循环的能源生产和消费模式，为实现CO2 减排、零排、负排提供行之有效的技术方案。

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目录
　　序言
　　前言
　　第1章地球碳循环简介 1
　　1.1地球碳存储——碳库 1
　　1.1.1 大气碳库与碳循环 2
　　1.1.2 海洋碳库与碳循环 3
　　1.1.3 岩石碳库与碳循环 7
　　1.1.4 陆地碳库与碳循环 8
　　1.2全球碳循环 9
　　1.2.1 碳循环与全球气候 10
　　1.2.2 碳循环与温室效应 12
　　1.3人类活动对全球碳循环的影响 14
　　1.3.1 化石燃料的燃烧 14
　　1.3.2 土地利用方式的改变 16
　　参考文献 18
　　第2章风能技术与碳中和 21
　　2.1风能技术与碳中和概述 21
　　2.1.1 风能利用与碳中和的关系 21
　　2.1.2 世界和我国的能源形势 26
　　2.2风能的开发利用与减少碳排放 29
　　2.2.1风能开发利用的必要性 29
　　2.2.2 世界风能开发概况 31
　　2.2.3 我国风能开发概况 36
　　2.2.4 风力发电与减少碳排放 41
　　2.3风能的开发与利用 44
　　2.3.1 风力发电机的基本结构 44
　　2.3.2 风力发电机的基本理论 46
　　2.3.3 风力发电机系统的结构和工作原理 48
　　2.4风力发电系统的并网与减排计算 54
　　2.4.1 风力发电并网对电网的影响 54
　　2.4.2 风力发电并网的技术要求与规范 57
　　2.4.3 风力发电的并网与控制技术 60
　　2.4.4 风力发电的减排计算 65
　　2.5中国风电节能减排潜力分析 69
　　参考文献 69
　　第3章太阳能光伏发电技术 71
　　3.1太阳能发电概述 71
　　3.2晶体硅太阳能电池发电原理 73
　　3.2.1 硅的晶体结构及掺杂原理 73
　　3.2.2 p-n结的形成及特性 74
　　3.2.3 硅基太阳能电池的结构 76
　　3.2.4 太阳能电池的技术参数 76
　　3.3多晶硅原料的制备 77
　　3.3.1 冶金级硅的制备 77
　　3.3.2 太阳能级多晶硅的制备 78
　　3.4晶体生长 83
　　3.4.1 铸造多晶硅方法 83
　　3.4.2 铸造单晶 86
　　3.4.3 提拉单晶 88
　　3.5晶体硅太阳能电池 91
　　3.5.1 晶体硅太阳能电池种类 91
　　3.5.2 晶体硅太阳能电池技术 94
　　3.6薄膜太阳能电池 101
　　3.6.1 薄膜太阳能电池的主要特征 101
　　3.6.2 薄膜太阳能电池的种类 103
　　3.7光伏的应用 111
　　3.7.1 常见的光伏应用 111
　　3.7.2 未来光伏应用场景 113
　　3.7.3 光伏电站的管理方案 117
　　参考文献 118
　　第4章低碳建筑简介 119
　　4.1低碳建筑概述 119
　　4.2绿色低碳建筑 119
　　4.2.1 绿色低碳建筑的概念与发展 119
　　4.2.2 绿色低碳建筑的内涵与特征 122
　　4.3绿色低碳建筑类型与标准 124
　　4.3.1 绿色低碳建筑类型 124
　　4.3.2 绿色低碳建筑评价体系 125
　　4.3.3 绿色低碳建筑评价体系设计原则 127
　　4.4常规建筑低碳化改造 127
　　4.4.1 常规建筑低碳改造的主要方向 128
　　4.4.2 我国低碳建筑推广的困境 132
　　4.4.3 走出低碳建筑发展困境 133
　　4.5新材料在低碳建筑中的应用 134
　　4.5.1 绿色低碳建材定义 134
　　4.5.2 发展绿色低碳材料的意义 135
　　4.5.3 绿色低碳建材评价 135
　　4.5.4 几种绿色低碳建材简介 136
　　4.6新能源在低碳建筑中的应用 139
　　4.6.1 太阳能建筑一体化 139
　　4.6.2 太阳能建筑一体化的实际应用 140
　　4.6.3 地源热泵建筑节能空调技术 142
　　4.6.4 低碳建筑与新能源的关系 143
　　4.7建筑装修低碳发展 144
　　4.7.1 装修精简 144
　　4.7.2 装修低耗能 145
　　4.7.3 低碳环保装修材料 146
　　4.7.4 低碳节能装修材料 146
　　4.8智能低碳建筑发展 148
　　4.8.1 智能建筑与低碳建筑协调发展 148
　　4.8.2 智能建筑介绍 148
　　4.8.3 智能建筑与低碳建筑融合 150
　　4.8.4 低碳智能建筑与数字化时代 150
　　参考文献 153
　　第5章电化学新能源技术 154
　　5.1电化学能量存储 154
　　5.1.1 电化学储能器件的基本组成 154
　　5.1.2 锂离子电池 156
　　5.1.3 金属空气电池 168
　　5.1.4 钠离子电池 171
　　5.1.5 锂硫电池 172
　　5.1.6 液流电池 175
　　5.2电化学能量转化 ——燃料电池 177
　　5.2.1 燃料电池的工作原理 177
　　5.2.2 燃料电池元件 185
　　5.2.3 水热管理 186
　　5.3燃料电池新能源的应用 187
　　5.3.1 燃料电池汽车 187
　　5.3.2 燃料电池巴士 188
　　5.3.3 燃料电池在航空航天中的应用 188
　　5.3.4 燃料电池在军事中的应用 189
　　5.3.5 便携式燃料电池 190
　　5.3.6 发展期望 191
　　参考文献 192
　　第6章 CO2捕集、利用与封存(CCUS)技术195
　　6.1 CCUS技术简介195
　　6.1.1 CCUS的意义和重要性 195
　　6.1.2 燃烧后碳捕集和封存 196
　　6.2 CO2矿化与利用工艺205
　　6.2.1 CO2矿化热力学原理 205
　　6.2.2 CO2碳酸盐矿化过程 208
　　6.2.3 CO2矿化的化学原理 214
　　6.3 CO2矿化与原料利用230
　　6.3.1 天然硅酸盐与碳酸盐矿物 230
　　6.3.2 钢铁工业炉渣 236
　　6.3.3 飞灰、底灰和粉尘 246
　　6.3.4 造纸、建筑、采矿过程中的固废 251
　　6.4 CO2矿化与利用进展256
　　6.4.1 矿化利用示范试验项目 257
　　6.4.2 示范项目对比 266
　　6.5 CO2矿化与利用潜力 267
　　6.5.1 全球废弃物矿化固碳潜力 267
　　6.5.2 江苏省 CO2矿化利用潜力272
　　参考文献 276
　　第7章 CO2的光、电催化转化 285
　　7.1 CO2的电化学还原转化285
　　7.1.1 CO2电化学还原的意义 285
　　7.1.2 CO2电催化转化技术基本原理 287
　　7.1.3 电催化 CO2还原的研究现状289
　　7.1.4 CO2电化学还原催化剂种类及特点 289
　　7.2 Cu基催化剂 290
　　7.2.1 Cu的表面价态290
　　7.2.2 Cu的晶面效应295
　　7.2.3 Cu的尺寸效应296
　　7.2.4 Cu的形貌效应297
　　7.2.5 Cu基合金催化剂 299
　　7.2.6 非金属修饰 Cu催化剂 299
　　7.2.7 其他金属催化剂 299
　　7.3非金属催化剂 300
　　7.3.1 氮掺杂碳纳米材料 301
　　7.3.2 硼掺杂碳纳米材料 303
　　7.3.3 硫掺杂碳纳米材料 304
　　7.3.4 碳纳米材料形貌结构 304
　　7.4电催化 CO2还原的实验装置、评价方法及影响因素306
　　7.4.1 反应装置的影响 306
　　7.4.2 气体扩散层的影响 309
　　7.4.3 电解装置隔膜的影响 309
　　7.4.4 电解液类型的影响 311
　　7.5电催化 CO2还原的前景及存在问题 314
　　7.6 CO2光化学转化315
　　7.6.1 CO2光化学转化的意义 315
　　7.6.2 CO2光化学转化基本原理 315
　　7.6.3 CO2光化学转化的研究现状 316
　　7.6.4 CO2光化学转化催化剂种类及特点 317
　　7.7 CO2光化学转化实验装置及评价方法321
　　7.8 CO2光化学转化的前景及存在的问题322
　　参考文献 323
　　第8章微生物在实现“双碳”目标中的作用 331
　　8.1微生物在碳素循环中的地位和作用 331
　　8.2生物固碳与生物储碳 332
　　8.2.1 生物固碳与生物储碳的背景 332
　　8.2.2 蓝藻微生物与大气中CO2的关系337
　　8.3藻类生物质用于替代燃料 344
　　8.3.1 以CO2为碳源的光驱动合成生物技术 344
　　8.3.2 微生物固碳可能的发展前景 346
　　8.4微生物对生活垃圾产生 CO2的转化利用348
　　8.4.1 厌氧发酵处理技术 350
　　8.4.2 好氧发酵(堆肥)处理技术 351
　　8.4.3 厌氧和好氧联合处理技术(MBT技术)352
　　8.5微藻固碳及生物资源利用研究进展 353
　　参考文献 355
　　第9章水伏发电技术 359
　　9.1水伏发电概述 359
　　9.2水-固相互作用基础 360
　　9.2.1 水分子的吸附机制 360
　　9.2.2 接触带电和双电层 363
　　9.2.3 吸水膨胀效应 366
　　9.3水伏发电机及发电机制 367
　　9.3.1 由水蒸发驱动的发电机(EEG) 367
　　9.3.2 由水分吸附驱动的发电机(MEG) 371
　　9.3.3 由水滴驱动的发电机(DEG) 376
　　9.3.4 由气泡驱动的发电机(BEG) 381
　　9.3.5 由水分响应致动器驱动的发电机(MDG) 385
　　9.4水伏发电技术的应用和面临的挑战 392
　　9.4.1 水伏发电技术的应用 392
　　9.4.2 水伏发电技术所面临的挑战 393
　　参考文献 395
　　第10章能源发展政策规划与导向399
　　10.1 概述 399
　　10.2 我国能源发展指导方针 399
　　10.2.1 能源发展基本原则399
　　10.2.2 能源发展目标400
　　10.3 加快推动能源绿色低碳转型400
　　10.3.1 大力发展非化石能源400
　　10.3.2 推动构建新型电力系统401
　　10.3.3 减少能源产业碳足迹402
　　10.3.4 更大力度强化节能降碳403
　　10.4 江苏省能源发展形势404
　　10.5 江苏省能源发展基本原则405
　　10.6 江苏省能源发展重点任务405
　　10.6.1 构建自主可控、多轮驱动的能源安全体系 405
　　10.6.2 构建全域覆盖、全民共享的能源网络系统 406
　　10.6.3 构建布局合理、发展可续的低碳能源体系 408
　　10.6.4 构建自主可控、科学先进的能源创新体系 409