Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Baranowski, Bogdan (EDT)/ Zaginaichenko, Svetlana (EDT)/ Schur, Dmitry (EDT)/ Skorokhod, Valeriy (ED

出品人:

页数:944

译者:

出版时间:2008-9

价格:$ 326.57

装帧:

isbn号码:9781402088964

丛书系列:

图书标签:

Carbon Nanomaterials
Hydrogen Energy
Clean Energy
Energy Storage
Electrocatalysis
Photocatalysis
Fuel Cells
Hydrogen Production
Nanotechnology
Materials Science

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具体描述

The energy arteries of the corporate body of mankind are still fed mainly by fossil fuels; but they are in danger of running dry soon unless new energy sources are made available. One of the most important as well as the most ecologically pure power source is hydrogen, that constitutes the heart of hydrogen power engineering and considered as a future alternative to fossil power sources. The chemistry of carbon nanomaterials and hydrogen materials science will play an important role in hastening the conversion to the Hydrogen Energy System. In this connection the research and application of materials capable of interacting actively with hydrogen, its accumulating and storing will be of the utmost significance. This is of particular actuality for creation of mobile energy sources both for mobile telephones and for hybrid electric cars that are developed by all large car manufacturers of the world.In this connection the hydrogen capacity of carbon nanostructural materials, such as fullerenes, nanotubes, nanofibers and other nanostructures, has aroused a special interest in researchers. Hydriding metals, alloys, nanocarbon and composite materials can store hydrogen safely at relatively low pressures and temperatures. Very many other applications are also possible - such as heating and cooling, waste heat storage, pumping, pressurizing, heat-pumping, hydrogen purifying, deuterium separation, electricity production, etc. As a source of 'clean' energy, hydrogen is also going to be the permanent answer to another global problem caused by utilization of fossil fuels, such as the greenhouse effect, climate change, acid rains, ozone layer depletion, pollution and oil spills.

《微观世界的能量革命：碳纳米材料如何塑造清洁氢能的未来》本书《微观世界的能量革命：碳纳米材料如何塑造清洁氢能的未来》，并非一本专注于具体科学论证或实验数据的技术手册，而是旨在为广大读者，包括对前沿科技充满好奇的普通大众、行业内的决策者、以及寻求跨学科视野的学生和研究人员，描绘一幅宏大而生动的画卷。这本书将带领我们深入探索一个至关重要的交叉领域：微观世界的奇迹——碳纳米材料，与我们这个时代最具潜力的清洁能源解决方案——氢能，是如何相互赋能，共同驱动一场深刻的能源革命。我们生活在一个对能源的需求日益增长，而对环境影响日益警惕的时代。传统化石燃料带来的环境污染和气候变化挑战，迫使我们不得不加速寻找可持续的替代能源。在众多清洁能源技术中，氢能以其独特的优势脱颖而出：燃烧时只产生水，能量密度高，可再生生产潜力巨大。然而，要实现氢能的广泛应用，仍然面临着诸多技术瓶颈，例如高效的制氢、安全可靠的储运、以及高效的利用。正是在这些关键环节，碳纳米材料以前所未有的方式，展现出其颠覆性的潜力。这本书将从一个宏观的视角出发，首先为读者建立对“清洁能源”和“氢能”的基本认知。我们将回顾人类能源利用的历史，理解为何我们急需向清洁能源转型。接着，我们会深入浅出地介绍氢能的“生命周期”，从它是如何被生产出来的（制氢），到如何被安全地存储起来（储氢），再到如何被运输到需要的地方（输氢），以及最终如何被高效地转化为可用能量（用氢），比如在燃料电池中。在这个过程中，我们会特别强调每一个环节所面临的挑战，这些挑战并非是无法逾越的障碍，而是孕育着巨大创新机遇的“痛点”。随后，本书将笔锋一转，带领读者进入微观世界的奇妙领域，探索“碳纳米材料”。我们将揭示碳元素在纳米尺度下所呈现出的令人惊叹的特性。读者将了解到，当我们把碳原子排列成特定的结构，比如一维的碳纳米管，二维的石墨烯，或者零维的富勒烯，它们会表现出与宏观碳材料截然不同的电学、热学、力学和化学性质。想象一下，如同乐高积木般，不同的碳原子组合方式，能创造出性能各异的“超级材料”。这本书将以通俗易懂的语言，介绍这些材料的基本形态、制备原理（不涉及复杂的化学方程式，而是侧重其核心思想），以及它们为何能在微观层面展现出如此强大的能量。接下来，是本书的核心所在——将这两大前沿领域巧妙地连接起来。我们将逐一剖析，碳纳米材料是如何为氢能系统的各个环节带来革命性的突破的。在制氢方面，传统的制氢方法，如电解水，往往效率不高，成本也较高。本书将探讨碳纳米材料如何作为高效的催化剂载体，或者直接参与催化反应，显著降低制氢所需的能量，提高产氢效率。例如，石墨烯独特的电子结构和巨大的比表面积，使其成为理想的催化剂支持材料，能够稳定分散活性金属纳米颗粒，增强其催化性能。碳纳米管则可以通过其多孔结构，促进反应物的扩散，进一步提高制氢效率。我们将描绘一幅画面：微小的碳纳米结构，在水中如同勤劳的工匠，将水分子分解，源源不断地产生纯净的氢气。在储氢方面，安全、高效、低成本的储氢是氢能应用的关键瓶颈。传统的储氢方式，如高压气态储氢或低温液态储氢，存在能量消耗大、安全性风险高等问题。本书将深入介绍碳纳米材料在固态储氢领域的巨大潜力。读者将了解到，某些碳纳米材料，例如金属有机框架（MOFs）与碳纳米材料的复合体，或者经过特殊改性的碳纳米管，能够以物理吸附或化学吸附的方式，将大量的氢气“存储”在微小的孔隙中，并且在适宜的温度和压力下又能轻松释放。这如同给氢气找到了一个“舒适的家”，既能安全地“安顿”下来，又能随时“召唤”出来。在输氢方面，虽然这部分内容相对独立，但本书也会触及碳纳米材料在管道材料改进方面的潜在应用，例如提高管道的强度、耐腐蚀性，从而确保氢气的安全稳定输送。在用氢方面，燃料电池是氢能转化为电能的关键设备。燃料电池的性能很大程度上取决于其催化剂的效率和稳定性。本书将详细阐述碳纳米材料如何革新燃料电池技术。例如，铂基催化剂是目前燃料电池中最常用的催化剂，但铂价格昂贵。研究表明，将铂纳米颗粒负载到碳纳米管或石墨烯上，可以极大地提高铂的利用率，减少所需铂的用量，同时增强催化剂的活性和寿命。此外，碳纳米材料本身也可能成为某些燃料电池类型中的电极材料，发挥其优异的导电性和催化活性。我们将看到，微小的碳纳米结构，如何在燃料电池的“心脏”部位，高效地将氢气转化为电能，点亮我们的生活。除了上述核心内容，本书还将探讨一些更具前瞻性的议题。例如，碳纳米材料在氢能传感器中的应用，用于实时监测氢气泄漏，提高安全性；以及在氢能存储介质的研发中，探索更加新颖的碳基材料体系。我们还将提及，碳纳米材料的制备过程本身也可能与清洁能源相结合，例如利用可再生能源来驱动碳纳米材料的合成，从而实现整个价值链的绿色化。本书最大的特色在于其强调“连接”与“启迪”。它并非枯燥的科学论文集，而是试图通过清晰的逻辑、生动的比喻和引人入胜的叙述，将复杂的科学原理转化为易于理解的知识。我们希望读者在阅读过程中，能够感受到科学的魅力，理解碳纳米材料在清洁能源领域所扮演的“关键先生”的角色，并激发他们对未来能源体系的思考。这本书的目标读者群体广泛，但特别希望能够激发年轻一代的兴趣。我们相信，当更多的年轻人了解碳纳米材料与氢能的结合将为我们带来怎样一个更清洁、更可持续的未来时，他们将更有动力投身于相关领域的研究与实践，成为未来能源革命的推动者。总而言之，《微观世界的能量革命：碳纳米材料如何塑造清洁氢能的未来》将是一次深入浅出的探索之旅。它将带领读者穿越微观世界的奇妙维度，揭示碳纳米材料如何成为解锁氢能巨大潜力的“金钥匙”。这不是对已有技术的简单罗列，而是一种对未来愿景的描绘，对科学精神的弘扬，以及对我们共同迈向清洁能源未来的坚定信心。我们相信，通过这本书，读者将不仅仅是了解到“是什么”，更能理解“为什么”以及“如何”——理解碳纳米材料如何以其独特的方式，正在深刻地改变着我们对能源的认知，并加速着我们奔向一个更清洁、更美好的世界。