新能源材料與器件

　　本書全面系統闡述了新能源材料與器件，包括能源物理化學、能源存儲與轉化原理、關鍵材料與器件、發展概況和應用前景。在風能、太陽能發電、二次電池、超級電容器、燃料電池和金屬-空氣電池等材料製備與器件技術的基礎上，還針對目前電動汽車和規模儲能應用，介紹了固態鋰電池、質子交換膜純水電解、氫能等前沿材料與器件。本書內容豐富，資料和理論新穎，結構嚴謹。書中有大量習題和思考題，並附有最新文獻，便於深入學習。

　　本書是大學「新能源材料與器件」專業教材，兼顧大學材料、能源、冶金、化學、化工專業高年級及研究生教材；同時也是從事新能源、太陽能電池、鋰電池、燃料電池、電動汽車、規模儲能等領域研究與應用人員的必備基礎參考書。
 

作者簡介

王新東

　　現職
　　北京科技大學物理化學系教授

　　學歷
　　1979年9月至1988年2月，北京鋼鐵學院（現北京科技大學）本科生、碩士生和博士生
　　1988年3月至1990年12月，丹麥技術大學化學系攻讀博士學位

　　經歷
　　1991年1月任教於北京科技大學物理化學系，先後聘任為副教授、教授、博士生導師， 曾任教研室主任、系副主任、系主任。一直從事新能源材料、器件及應用研究。先後負責國家自然科學基金面上、重點、西部能源重大專案、863計畫、973計畫及北京市科委重大專項等科研專案。已授權相關專利30餘項；國內外相關專業期刊發表論文兩百餘篇。

　　曾主講課程：電化學科學、現代電化學研究方法、電化學理論與技術、冶金電化學、可再生能源儲存與轉換、新能源材料與器件等本科生和研究生課程。

　　榮譽
　　1995年獲國家教委科技進步二等獎
　　1996年獲北京市優秀青年骨幹教師稱號
　　2001年被國家教育部評為優秀年輕教師
　　2004年入選教育部首屆「新世紀優秀人才支持計畫」
　　2005年國家自然科學基金海外傑出青年合作基金獲得者
　　2007年獲教育部自然科學二等獎（排名第一）
　　2013年建龍特聘教授
　　2016年北京科技大學終身教授

審定者簡介

馬振基教授

　　現職
　　國立清華大學榮譽教授
　　台灣化學產業協會副理事長

　　學歷
　　國立成功大學化工學士（1969）
　　美國北卡羅萊納州立大學化工碩士（1975）
　　美國北卡羅萊納州立大學化工博士（1978）

　　經歷
　　美國孟山都公司（Monsanto Co.）資深工程師（1977～1979）
　　美國洛氏公司（Lord Corp.）資深研究員（1979～1980）
　　美國飛利浦石油公司（Phillips Petroleum Co.）高級材料工程師（1980～1984）
　　國科會及國立清華大學化工所客座專家（1984～1986）
　　經濟部科技顧問室及技術處顧問（1990～1998）
　　國科會工程中心專利研究員（1991～2006）
　　國科會科技權益委員會委員（1995～2006）
　　國立清華大學研發處副研發長（2000～2002）
　　教育部科技顧問室顧問及領域召集人（2001～2006）
　　財團法人自強工業科學基金會執行長（2003～2006）
　　國立清華大學講座教授（2009～2013）
　　國立清華大學特聘講座教授（2014～2017）
　　國家講座主持人（2014～2017）
　　中華民國高分子學會理事長（2016～2018）
　　台灣化學產業協會副理事長（2003～至今，連續六屆）      

　　榮譽
　　1992年榮獲「第一屆國家傑出發明獎」
　　1993年榮獲「行政院傑出科技獎」
　　1994年獲頒國防科技研究獎
　　1995年獲頒全國工業減廢個人獎
　　1996年獲頒國科會傑出研究獎
　　1997年獲頒教育部產學合作獎
　　1999年列為Who's Who in the World（16th edition）Marquis, U.S.A .
　　2004年Outstanding Achievement Award, International Society of Plastics Engineers,
　　U.S.A.
　　2005年獲總統頒「教育百人團」獎
　　2006年獲中國工程師學會「傑出工程教授獎」
　　2006年獲「經濟部奈米科技菁英獎」
　　2006年獲「清華大學清華講座特聘教授」
　　2008年榮獲經濟部第二屆「大學產業貢獻獎－產業深耕獎」
　　2008年榮獲「東元科技獎」
　　2008年榮獲清華大學第三屆「傑出產學合作獎」
　　2009年榮獲中華民國高分子學會「傑出高分子應用獎」
　　2009年榮獲「教育部學術獎」
　　2009年獲聘「清華大學清華講座教授」
　　2010年獲中華民國高分子學會「終身成就獎」
　　2011年獲侯金堆基金會「材料科技獎」
　　2011年當選中國材料學會會士（Fellow）
　　2011年獲國際發明協會「國際發明家終身成就獎」
　　2011年獲國際發明協會「國際傑出發明家名人堂」
　　2012年獲經濟部「國家標準化資深委員感謝狀」
　　2013年榮獲教育部第十七屆國家講座主持人
　　2014年獲聘「清華大學特聘講座教授」
　　2014年獲國際「材料化學與物理」期刊International Journal「Materials Chemistry
　　and Physics」年度最佳論文獎
　　2015年當選中華民國高分子協會會士（Fellow）
　　2016年當選「台灣化工學會會士」

　　專利
　　獲中、美、英、日、德、澳、加等國發明專利130餘件

　　著作
　　國際期刊論文300餘篇、國際會議論文160餘篇

　　專書
　　複合材料、奈米、智慧財產權及能源相關書籍16冊
 

1.3 能源發展史
 
縱觀人類文明發展史，隨著社會生產力和科技水平的發展，人類利用能源的曆史經曆了五個階段：
 
第一階段：火的發現和利用。
 
第二階段：畜力、風力、水力等自然動力的利用。
 
第三階段：化石燃料的開發利用。
 
第四階段：電力的發現、開發及利用。
 
第五階段：原子核能的發現、開發及利用。
 
在能源的利用歷史上，其劃時代的革命性轉折有三個。同時，這三個轉折也意味著三個能源時期的結束。第一個時期稱為「柴薪時期」，這一時期以柴薪等生物質燃料為主要能源，生產和生活水準極其低下，社會發展緩慢。在18世紀，煤炭取代柴薪成了人類社會中的主要能源，人類能源史上出現了第一個轉折，柴薪時期結束，人類開始進入第二個時期「煤炭時期」。這一時期蒸汽機成為生產的主要動力，工業迅速發展，勞動生產力增長很快。19世紀，電力成為工礦企業的主要動力，成為生產和生活照明的主要能源。但這時的電力工業主要依靠煤炭作為燃料。19世紀中期，石油取代煤炭而占據了人類能源的主導地位。人類能源史上的第二個轉折出現，從此人類開始進入第三個時期「石油時期」，近30年來世界上許多國家依靠石油和天然氣創造了人類歷史上空前的物質文明。隨著科學技術的發展，進入21世紀，核能成為世界能源的主角，人類開始進行多能源結構的過渡，第三次能源轉折開始發生，清潔能源的時代也即將到來。
 
1.4 常規能源
 
在相當長的歷史時期和一定的科學技術水平下，已經被人類長期廣泛利用的能源，不但為人們所熟悉，而且也是當前主要能源和應用範圍很廣的能源，稱之為常規能源，如煤炭、石油、天然氣、水能、核能等。
 
1. 煤炭
 
煤炭是埋在地殼中億萬年以上的樹木等植物，由於地殼變動等原因，經過物理和化學作用而形成的含碳量很高的可燃物質，又稱作原煤。按煤炭的揮發物含量的不同，將其分為泥煤、褐煤、煙煤和無煙煤等類型。