本書從化學(xué)與化工工藝視角對新能源化工基礎(chǔ)知識、主要類型新能源化工工藝、電能儲存與轉(zhuǎn)換關(guān)鍵材料及其應(yīng)用系統(tǒng)制造工藝進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。全書共分7章，包括生物質(zhì)能源化工、氫能源化工、鋰離子電池材料合成工藝、鋰離子電池、燃料電池、太陽能電池等。本書可作為能源化學(xué)工程、材料化工、生物化工、新能源技術(shù)及應(yīng)用等專業(yè)高等院校教材，同時也可供能源、化工、材料、環(huán)保、電力等部門從事科研、設(shè)計和生產(chǎn)的技術(shù)人員參考。

1.內(nèi)容實用，包括主要類型新能源化工工藝，電能儲存與轉(zhuǎn)換關(guān)鍵材料一起用用系統(tǒng)制造工藝 2.內(nèi)容體現(xiàn)了新能源的多學(xué)科交叉特征，涉及能源、化工、冶金、材料、器件制造等多學(xué)科領(lǐng)域。

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，化石能源短缺、環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)峻，發(fā)展清潔、可再生新能源已經(jīng)成為人類可持續(xù)發(fā)展的廣泛共識。新能源的開發(fā)和利用需要化工科學(xué)和技術(shù)的支撐，化學(xué)與化工技術(shù)在能源的清潔化、能量的儲存與轉(zhuǎn)換中起到了不可或缺的作用。隨著世界上多數(shù)國家和地區(qū)“碳中和”目標(biāo)的提出，主要國家和經(jīng)濟體都制定了各自的新能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，全球新能源產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入快速發(fā)展期。
中國是全球最大的發(fā)展中國家，能源消耗巨大，發(fā)展新能源具有重大戰(zhàn)略意義，國家急需大量新能源化工人才。2010年，教育部批準(zhǔn)高校設(shè)立“能源化學(xué)工程”專業(yè)，并被確定為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的高等學(xué)校特色專業(yè)。目前國內(nèi)已有70多所院校開設(shè)了“能源化學(xué)工程”專業(yè)。該專業(yè)是建立在化學(xué)、化工、材料、能源和環(huán)境基礎(chǔ)上的多學(xué)科交叉專業(yè)，側(cè)重工程技術(shù)應(yīng)用，主要涉及清潔能源、新能源材料、能量儲存與轉(zhuǎn)換利用等的規(guī)?；庸?、生產(chǎn)過程的工藝技術(shù)問題。
廣義的新能源概念涵蓋了太陽能、風(fēng)能、氫能、清潔生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能、核能等能量載體或能量形式，也包括能量儲存與轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵材料和過程系統(tǒng)等核心要素。本書編寫的主要目的是為“能源化學(xué)工程”專業(yè)的本科生和相關(guān)專業(yè)讀者介紹三方面內(nèi)容：一是新能源化工基礎(chǔ)知識；二是主要類型新能源化工工藝；三是電能儲存與轉(zhuǎn)換關(guān)鍵材料及其應(yīng)用系統(tǒng)制造工藝。本書編寫者為桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院“能源化學(xué)工程”新工科及新能源產(chǎn)業(yè)學(xué)院的校、企任課教師，全書共分7章，楊建文研究員擬定了本書的大綱，并負(fù)責(zé)撰寫了第1、2、3、6章，同時與廣西華友新材料有限公司人員共同撰寫了第4章，與佛山實達(dá)科技有限公司潘金前高級工程師共同撰寫了第5章，第7章由陸振歡教授撰寫，王夢雯、李盛賢、邱宗勝、王宇航、張丹鳳、周菱鑫等同學(xué)在資料收集、文字和圖表編輯方面做了大量的工作。本書在編寫過程中，廣泛參閱了國內(nèi)外出版的圖書和論文，在此向這些資料的作者表示衷心的感謝。
本書旨在提供一本本科生學(xué)習(xí)新能源化工工藝技術(shù)的試用教材，并兼顧能源、電池、材料、化工等技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考。由于水平有限，時間倉促，書中存在論述不當(dāng)和不妥之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正，并提出寶貴的意見。

主編  　
2024年5月于桂林

第1章　緒論	001
1.1　能源的概念與分類	002
1.2　新能源與新能源材料	002
1.2.1　新能源	002
1.2.2　新能源材料	004
1.3　中國新能源化工產(chǎn)業(yè)概況	004
參考文獻(xiàn)	006

第2章　生物質(zhì)能源化工	007
2.1　生物質(zhì)能源概述	008
2.1.1　生物質(zhì)與生物質(zhì)能源	008
2.1.2　生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)	009
2.1.3　生物質(zhì)能源的可持續(xù)性發(fā)展	010
2.2　燃燒技術(shù)	011
2.2.1　生物質(zhì)壓縮成型燃料特性	011
2.2.2　生物質(zhì)壓縮成型原理	012
2.2.3　生物質(zhì)壓縮成型工藝類型	012
2.2.4　生物質(zhì)壓縮成型生產(chǎn)工藝流程	014
2.3　生物轉(zhuǎn)換技術(shù)	016
2.3.1　發(fā)酵制乙醇工藝	016
2.3.2　發(fā)酵制沼氣工藝	019
2.4　熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)	029
2.4.1　概述	029
2.4.2　熱解炭化工藝	031
2.4.3　熱解氣化工藝	034
2.4.4　熱解液化工藝	039
2.4.5　高壓液化工藝	043
2.5　其他轉(zhuǎn)換技術(shù)	045
2.5.1　酯交換法制生物柴油	045
2.5.2　光解作用制氫	048
參考文獻(xiàn)	051

第3章　氫能源化工	053
3.1　氫能源概述	054
3.1.1　氫的性質(zhì)與氫能特點	054
3.1.2　氫能的利用概況	054
3.2　煤制氫	055
3.2.1　煤焦化制氫氣	055
3.2.2　煤氣化制氫氣	056
3.3　天然氣制氫	059
3.3.1　天然氣制氫氣概述	059
3.3.2　天然氣制氫氣工藝	060
3.4　甲醇制氫工藝	063
3.4.1　甲醇蒸汽重整制氫氣	064
3.4.2　甲醇裂解制氫氣	065
3.4.3　甲醇部分氧化制氫氣	066
3.4.4　甲醇自熱重整制氫氣	067
3.5　以氯堿尾氣、輕烴裂解為主的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫工藝	067
3.5.1　工業(yè)副產(chǎn)氣制氫概述	067
3.5.2　氯堿尾氣制氫氣工藝	068
3.5.3　輕烴裂解制氫氣工藝	068
3.6　電解水制氫工藝	069
3.6.1　電解水制氫概述	069
3.6.2　電解水制氫原理	070
3.6.3　電解水制氫工藝流程	070
3.6.4　電解水制氫工藝的主要設(shè)備—電解槽	072
3.6.5　電解水制氫優(yōu)缺點	074
參考文獻(xiàn)	075

第4章　鋰離子電池材料合成工藝	077
4.1　鋰離子電池的組成材料	078
4.1.1　電極材料	078
4.1.2　電解質(zhì)	079
4.1.3　其他關(guān)鍵組成材料	082
4.2　新能源材料合成方法	083
4.3　固相法合成鋰離子電池鈷酸鋰正極材料	084
4.3.1　固相法合成原理	084
4.3.2　固相法生產(chǎn)工藝	085
4.4　液相法合成鎳鈷錳三元前驅(qū)體	090
4.4.1　共沉淀反應(yīng)機理	090
4.4.2　鎳鈷錳三元前驅(qū)體生產(chǎn)工藝	095
4.5　集流體銅箔的電解法生產(chǎn)工藝	100
4.5.1　電解銅箔概述	100
4.5.2　銅箔的電沉積原理	101
4.5.3　電解銅箔的生產(chǎn)工藝	101
4.6　鋰離子電池隔膜材料生產(chǎn)工藝	104
4.6.1　隔膜的類型與性能	104
4.6.2　干法制膜工藝	106
4.6.3　濕法制膜工藝	107
參考文獻(xiàn)	107

第5章　鋰離子電池	109
5.1　鋰離子電池概述	110
5.1.1　鋰離子電池的特性	110
5.1.2　鋰離子電池的工作原理、結(jié)構(gòu)及分類	110
5.2　電池的電性能	112
5.2.1　電池的電動勢、開路電壓與工作電壓	112
5.2.2　電池的內(nèi)阻	113
5.2.3　電池的容量與比容量	113
5.2.4　電池的能量與比能量	117
5.2.5　電池的功率與比功率	118
5.2.6　電池的儲存性能和循環(huán)性能	120
5.3　鋰離子電池制造工藝流程	121
5.3.1　電極制作	123
5.3.2　電芯組裝	125
5.3.3　電池封裝	128
5.3.4　電池化成與分容	131
5.3.5　鋰離子電池制造自動化技術(shù)	132
5.3.6　鋰離子電池工藝品質(zhì)管理	134
5.4　鋰離子電池性能檢驗	136
5.4.1　電化學(xué)性能檢驗	136
5.4.2　安全性能檢驗	137
5.5　鋰離子電池設(shè)計	138
5.6　鋰離子電池應(yīng)用	139
參考文獻(xiàn)	139

第6章　燃料電池	141
6.1　燃料電池概述	142
6.1.1　燃料電池的特點和類型	142
6.1.2　燃料電池的工作原理	143
6.2　燃料電池電化學(xué)	145
6.2.1　燃料電池的電極反應(yīng)	145
6.2.2　燃料電池的工作電壓	146
6.2.3　燃料電池效率	147
6.3　堿性燃料電池	147
6.3.1　概述	147
6.3.2　堿性燃料電池的組成和材料	148
6.3.3　操作條件對電池性能的影響	151
6.3.4　堿性燃料電池的應(yīng)用	151
6.4　磷酸燃料電池	152
6.4.1　概述	152
6.4.2　磷酸燃料電池的組成和材料	152
6.4.3　磷酸燃料電池的冷卻系統(tǒng)	154
6.4.4　磷酸燃料電池的應(yīng)用	154
6.5　質(zhì)子交換膜燃料電池	154
6.5.1　概述	154
6.5.2　質(zhì)子交換膜燃料電池的組成和材料	156
6.5.3　質(zhì)子交換膜燃料電池中水的管理	157
6.5.4　質(zhì)子交換膜燃料電池的應(yīng)用	158
6.6　直接甲醇燃料電池	158
6.6.1　概述	158
6.6.2　甲醇滲漏	160
6.6.3　直接甲醇燃料電池關(guān)鍵材料	160
6.6.4　直接甲醇燃料電池的應(yīng)用	161
6.7　熔融碳酸鹽燃料電池	161
6.7.1　概述	161
6.7.2　MCFC組件和材料	162
6.7.3　熔融碳酸鹽燃料電池的應(yīng)用	164
6.8　固體氧化物燃料電池	165
6.8.1　概述	165
6.8.2　固體氧化物燃料電池的組成和材料	165
6.8.3　固體氧化物燃料電池的應(yīng)用	167
6.9　其他燃料電池	168
6.9.1　直接醇類燃料電池	168
6.9.2　硼氫化鈉燃料電池	169
6.9.3　微生物燃料電池	169
參考文獻(xiàn)	170

第7章　太陽能電池	171
7.1　太陽能電池概述	172
7.1.1　太陽能簡介	172
7.1.2　太陽能電池的應(yīng)用	173
7.2　太陽能電池的半導(dǎo)體理論	174
7.2.1　能帶理論	174
7.2.2　半導(dǎo)體p-n結(jié)理論	175
7.3　太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換原理	177
7.3.1　p-n結(jié)光生伏特效應(yīng)	177
7.3.2　能帶理論解釋的光電轉(zhuǎn)換原理	178
7.3.3　太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)	179
7.4　硅太陽能電池	180
7.4.1　硅太陽能電池簡介	180
7.4.2　晶體硅的生產(chǎn)	182
7.4.3　硅太陽能電池器件及其主要工藝	184
7.4.4　絲網(wǎng)印刷技術(shù)	189
7.4.5　多晶硅和非晶硅薄膜太陽能電池	190
7.5　柔性太陽能電池	190
7.5.1　有機太陽能電池	192
7.5.2　鈣鈦礦太陽能電池	194
7.5.3　染料敏化太陽能電池	195
7.6　其他太陽能電池	196
參考文獻(xiàn)	197