先进储氢材料导论 朱敏 科学出版社

先进储氢材料导论 朱敏 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

朱敏 著
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店铺: 诺鼎言图书专营店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030449054
商品编码:26797078356
包装:精装
出版时间:2015-06-01

具体描述

   图书基本信息
图书名称 先进储氢材料导论 作者 朱敏
定价 150.0元 出版社 科学出版社
ISBN 9787030449054 出版日期 2015-06-01
字数 605000 页码
版次 1 装帧 精装
开本 16开 商品重量 0.4Kg

   内容简介
   由朱敏主编的《先进储氢材料导论(精)》主要内 容包括镁基合金储氢材料、配位氢化物储氢材料、金 属-N-H体系储氢材料、氨硼烷及其衍生物储氢材料、 金属有机框架(MOFs)与共价有机框架(COFS)储氢材料 等高容量储氢材料,储氢材料的制备与表征,储氢材 料的应用,既全面深入论述储氢材料特别是新发展的 储氢材料的基础理论,也注重材料制备、表征与应用 。本书全面系统地阐述先进储氢材料科学技术发展中 的新技术、新成果、新产品和新理论,且全面提供各 种储氢材料的主要物理和化学性能,具有很强的先进 性、科学性和参考价值。
  本书可供氢能、材料及其他相关行业领域的科研 技术人员和学生阅读参考。

   作者简介

   目录

   编辑推荐
《先进储氢材料导论》可供氢能、材料及其他相关行业领域的科研技术人员和学生阅读参考。

   文摘
第1章引言
  1.1概述1766年英国科学家卡文迪什(H.Cavendish)收集到铁、锌与反应产生的气体,并发现该气体与空气燃爆,与空气的1/5转化成水。这实际上非常准确地描述了氢气与氧气燃烧生成水的反应,但可惜的是卡文迪什受到燃素学说的局限,认为那个气体是来自金属中的燃素,未能正确指出这是由酸中产生的氢气。11年后,法国化学家拉瓦锡(A.Lavoisier)指出可燃气体是水的一部分,并将之命名为氢(hydrogen)[1]。氢不仅广泛存在于各种与人类生活密切相关的化合物中,如水、碳氢化合物等,也是大量使用的重要工业原料。
  由于氢具有很高的能量密度,用作燃料是其重要的用途。特别是自20世纪70年代发生石油危机以来,大量使用化石能源引起资源短缺的问题,这一问题得到了能源严重依赖进口的发达国家的高度重视。进入21世纪以来,大量使用化石能源带来的污染和温室气体排放等环境问题日趋突出。这两方面的原因极大地刺激并推动了太阳能、风能、地热、潮汐、生物质等清洁可再生能源的发展。这些清洁的可再生一次能源具有不稳定、时间局限、地域局限等特点,需用合适的二次能源载体对它们进行储存和输出。氢不仅能量密度高,且燃烧的产物是水,是十分理想的二次能源载体。但是氢能的规模利用必须解决氢的制取、储存与输运、氢能转换等关键技术。对这些关键技术的研究受到了世界各发达国家的广泛重视,在过去几十年各发达国家和地区纷纷推出研究计划和示范项目进行推进。如美国能源部(Department of Energy,DOE)的“氢燃料电池项目”(Hydrogen and Fuel Cells Program),欧盟的第六和第七研究框架中的氢燃料电池平台计划,日本的“日光计划”和“新日光计划”中的氢能及燃料电池的基础和应用研究项目,我国的“973计划”、“863计划”中的燃料电池、氢能专项。
  发展高性能的储氢材料是解决氢的储存与输运的重要途径,各国科学家已为此努力了近50年,并取得了巨大的进展。一些储氢材料已得到广泛应用,有力地推动了氢能的利用。本章简要介绍氢的基本性质、氢能与储氢材料。
  1.2氢的基本性质
  氢元素氢元素位于元素周期表之首,是轻的元素,其相对原子质量为1.008。氢在地球中的储量丰富,是自然界分布广的元素之一,它在地壳中的丰度以质量计为0.76%,如以原子分数计,则为17%[2]。氢主要存在于水和大气中。氢共有三个同位素,即氕、氘、氚,其中氕和氘为稳定的同位素,丰度分别为99.984%和0.0156%,氚为放射性同位素。氢原子的玻尔半径仅为0.053nm,约为氧原子的二分之一。因此,氢原子易存在于固体材料的晶格间隙中,也易于在固体中扩散。例如,室温条件下氢在Pd中的扩散系数是2.9×10-3cm2/s[3],而氧仅是1.9×10-5cm2/s[4]。这种情况实际上可看成是对氢透过而对氧不透过。利用这种特性可进行氢分离或对氧活性高的储氢材料进行抗氧化保护,如在镁的表面包覆一层仅20nm的Pd,该包覆层氢可容易穿透,而氧难以穿透,这样可保证镁与氢反应,同时避免了镁被氧化[5]。另外,金属中的氢对其力学性能也有显著的影响,由氢引起的金属氢脆就是典型的例子[6]。
  氢原子仅有一个核外电子,既可失去电子,也可得到电子,因此,氢的化学性质十分活泼,几乎可与除惰性气体之外的周期表中所有元素发生反应。氢可以正氢(H+)、负氢(H-)和原子氢(H0)的状态存在。原子氢与金属或合金以金属键结合,形成金属氢化物,如PdH0.7、LaNi5H6等。负氢与众多金属以离子键形式结合形成离子化合物,如LiH、MgH2、AlH3等,这些氢化物构成储氢材料的重要来源。此外,氢与许多元素反应,形成共价键型的化合物,如各种碳氢化合物,其中如甲烷(CH4)、乙醇(C2H5OH)是目前使用的重要燃料或燃料的组成部分。此外,还有一些复杂的化合物由多个含氢基团构成,有的基团中氢为正氢,有的为负氢,如NH3BH3的NH3基团中氢为正氢,而在BH3基团中氢为负氢。这类复杂的化合物也是储氢材料的重要基础物质。
  纯氢通常以气态方式存在,即两个氢原子结合生成一个氢分子(H2)。标准状态下氢气的密度为0.0899kg/m3。图1-1是纯氢的相图。由图可见,氢气在一个标准大气压(即101.325kPa)下需冷却到-252.7℃(20.3K)的低温下才能转变成液态,液氢的密度是70.8kg/m3。将标准状态的氢气转变为液氢消耗的功为15.2kWh/kg,这约占到了氢气燃烧产生能量的二分之一。而得到固态氢则需要-262℃的苛刻条件。按氢的电子结构特点,固态氢应有金属特性,因此又称金属氢。理论预测金属氢应具有高温超导等特性[7]。但由于金属氢存在的条件太苛刻,研究金属氢十分困难。近李新征等通过理论计算提出由于氢原子核本身的核量子效应[8],在900~1200GPa压力下,氢可能以一种低温金属液体的形式存在。
  图1-1氢的温度压力相图
  1.3氢能与氢的储存
  1.3.1清洁能源系统
  能源是人类生产和社会活动的基本保障。随着人类社会经济的发展,能源的消耗量不断增加,特别是18世纪工业革命之后,人类社会对煤炭、石油、天然气等化石能源的消耗急剧增加。化石能源的大量使用产生了两方面的问题:一是环境污染问题,二是能源资源枯竭的问题。
  以煤炭和石油为主的化石能源的使用会排放大量的CO2、SO2等污染物,造成过量温室气体排放、酸雨、雾霾等一系列的环境问题。据估算,每燃烧1t标准煤,会排放2419kg CO2。而随着地球人口的增加和生活水平的提高,能源的消耗量还将持续增加。表1-1是目前和预测的化石能源年消耗量[9]。显然,随着化石能源消耗量的不断增加,大气中CO2含量的变化也不断增加,特别是近年来呈加速增长的趋势。从后一个冰河期结束到工业革命开始前,地球CO2的体积分数基本保持在0.027%,地球的气温也比较稳定。18世纪工业革命以来,这一状况发生了明显的变化,21世纪初,其体积分数约为0.038%。据有关气候模型的研究,当CO2体积分数达到约0.045% 时,地球的气温将比0.027%时上升约2℃,这将对社会生产和生活带来紊乱和干扰,近年来天气频发可能与此有关。如果地球气温继续上升,将对全球气候和地理造成巨大影响[10]。在此形势下,低碳经济低碳经济(low carbon economy,LCE)的概念应势而生。所谓低碳经济是指通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展低碳经济,实现人类社会可持续发展,已成为世界各国的普遍共识。近年来,国际社会制订了诸如《京都议定书》(1997年12月)、《哥本哈根协议》(2009年12月)等一系列协议和文件,为全球迈向低碳经济起到了积极的推动作用。我国也十分重视环境保护和新能源发展。2009年9月,胡主席在联合国气候变化峰会上承诺中国将进一步采取强有力的措施,大力发展可再生能源和核能,争取到2020年非化石能源占一次能源消费比例达到15%左右。
  另外,随着化石能源的大量消耗,资源供给与需求的矛盾将日益突出,乃至人类的社会经济发展难以为继。近年来,在世界上许多国家和地区间频发冲突,究根寻源与争夺和控制能源有关。因此,发展可持续的清洁能源具有十分重要的意义。应当指出的是,世界各国也积极开发各种新的油气资源,如页岩气、可燃冰等。据估计页岩气储量高达250万亿m3,美国已大量开采使用这种资源。可燃冰(又称天然气水合物)存在于深海底部,储量极为丰富,是未来洁净的新能源。
  可持续的清洁能源应满足资源丰富、清洁无污染、易于获取等要求。目前水电、太阳能、风能、地热、潮汐能、生物质等都是受到高度重视并得到大力开发的清洁能源。以太阳能为例,太阳每秒钟辐照到地球表面的能量约为1.73×1017J,折合600万t标准煤,全年辐照能量达到1.51×1018kWh。因此,辐照到地球的太阳能即使只有1%加以利用,也足可满足现在世界能源的需求。太阳能取之不尽,又无污染排放。同样,风能也是清洁可持续的能源。我国可利用风能资源总量约为10亿kW,接近我国现有发电装机总容量12.5亿kW。丰富的清洁能源将在未来能源战略中占有不可替代的地位。世界各发达国家无不在其能源发展计划中把清洁能源的开发利用列入其中。早在20世纪70年代,日本就出台了开发清洁能源的“日光计划”,进入21世纪,日本又推出“新日光计划”。美国自20世纪70年代起就大力开展清洁能源方面的研究,成立了国家可再生能源实验室,在美国能源部主导下,出台了“FreedomCar”等一系列的新能源研究计划。奥巴马总统上任后又雄心勃勃推出了美国国家能源发展计划。欧盟在其第六(2003~2006年)和第七(2007~2013年)框架协议中都把清洁能源研究放在重要地位。如图1-2所示,理想的清洁能源利用系统应该由太阳能、风能、水电、地热等获取一次能源,然后将其转换成电、化学、氢等能量形式,直接并入电网和/或储存输运,后在各种能源装置使用。据统计,2013年底,我国可再生清洁能源发电装机容量达到总装机容量的30%,但太阳能和风能发电装机容量只有不到10%。
  图1-2理想的清洁能源利用系统
  虽然清洁能源具有不可替代的优点,但也还存在一些尚需克服的关键障碍。因此,其利用仍十分有限。这些障碍主要有:①能源的获取受时间和地域限制,具有不连续性和分散性。例如,太阳能只能在白天获取,风力发电厂需设在风力充足的地理位置。②能源的输出具有不稳定性。例如,风力不稳定、太阳光的强弱会变化。③能源的转换效率较低,经济效益低。例如,非晶硅太阳能电池的光电转换效率仅约10%。④配套的能源利用体系适于传统化石能源而非清洁能源,等等。
  1.3.2氢能氢能
  为解决清洁能源获取和输出的不连续、分散、不稳定等问题,需要利用适当的二次能源和相应的装置对一次能源进行储存和转换,并实现稳定输出和输送。化学电源、氢储存、电容器、飞轮等都是常用的能量储存与转换装置。表1-2列出了常见的各种储能介质的储能密度。由表中数据可见,用氢来储存能量,具有能量储存密度高的优势。此外,氢是连接各种可再生能源的极好载体,其优越性具体体现在:,氢的来源具有多样性,可以通过各种一次能源,包括化石燃料和其他可再生清洁能源(太阳能、风能、地热能等),或者二次能源(电力等)来制取。第二,氢是环保的能源载体,通过低温燃料电池,可将氢转化为电能和水,且不排放二氧化碳和氮氧化合物等有害物质。第三,氢能易于大规模储存和易于实现与电和热等能源的转换,使得它容易与风能、太阳能等可再生能源相配合,对这类不稳定供能进行储存、转换和并网。第四,氢具有可再生性,可以与氧气反应生成水,而水又可以分解生成氢气,如此循环,无穷无尽。第五,除核能外,氢的燃烧净热值是所有化石燃料和生物燃料中高的,标准状态下1g的氢气燃烧可产生142.9kJ的热量,是汽油的3倍,而且其与空气混合时可燃范围广、燃点高、燃烧速率快。由于氢的上述特点,它不仅是重要的化工原料,更是具有高能量密度、洁净、理想的二次能源,它为解决一次能源获取和输出的不连续、分散、不稳定等问题提供了可能。氢的用途极为广泛,纯氢作为燃料使用已有一二百年的历史。氢气用于氢气炉、工业燃料,如氢氧燃料用于替代乙炔、、液化气等燃气,常用于碳钢切割、金属氧焊、首饰加工、玻璃制品加工等需要高能气体的工厂,液氢作为燃料也用于火箭推进器。除此之外,更重要的是,它既可以作为火电站或燃料电池的燃料以生产电力,也可供机动车辆作为动力燃料使用。另外,现有的机器稍加改造即可使用氢气作为动力。综上所述,氢是一种比较理想的代替碳氢化合物燃料的清洁燃料,其发展前景十分光明。氢能在清洁能源系统中具有重要的作用,能源领域的重大需求使氢能具有大规模应用的重要前景,发展氢能的规模应用是近几十年清洁能源发展的一个重要内容。同时,氢能技术的广泛应用将带动相关产业群的兴起和基础设施的变革,必将对国家经济发展产生重大影响……

 


   序言

《先驱之痕:储氢材料的未来探索》 引言 在人类追求可持续能源的漫漫征途中,氢能以其清洁、高效的特性,被视为二十一世纪最具潜力的“终极能源”之一。然而,氢能的广泛应用,很大程度上依赖于安全、经济、高效的储氢技术。本书《先驱之痕:储氢材料的未来探索》并非聚焦于某一特定领域的入门介绍,而是致力于勾勒出储氢材料研究的宏大图景,深入探讨当前面临的关键挑战,并前瞻性地展望未来发展方向。我们旨在为读者提供一个广阔的视角,理解不同储氢材料体系的优势与劣势,洞察技术突破的可能性,并思考其在现实世界中的应用前景。 第一章:储氢技术的基石——理论与实践的对话 任何材料科学的进步都离不开深厚的理论基础。本章将从宏观到微观,深入剖析储氢机制的本质。我们将回顾化学吸附、物理吸附、金属氢化物、液态储氢、固态储氢等核心原理。这不仅仅是对已有知识的梳理,更着重于引导读者理解不同储氢模式下的能量学、动力学以及热力学约束。例如,在化学吸附过程中,我们如何量化氢原子与材料表面的键合能?物理吸附的范德华力在储氢容量上扮演着怎样的角色?金属氢化物合金的设计准则又为何? 本章还将探讨先进的理论计算方法,如密度泛函理论(DFT)及其在高通量材料筛选中的应用。我们不再仅仅停留在现象的描述,而是要深入到原子和电子层面,预测材料的储氢性能,并指导实验合成。这包括对材料晶体结构、电子密度分布、能带结构等关键参数的分析,以及如何利用这些信息来设计具有特定储氢性能的新型材料。我们也将关注实验表征技术,如X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、核磁共振(NMR)等,它们如何为理论预测提供验证,以及如何揭示材料在储氢过程中的微观结构演变。 第二章:多元并进——不同储氢材料体系的深度解析 储氢材料的研发是一个百花齐放的领域,本书将对当前主流和极具潜力的材料体系进行详尽的分析,但不会局限于某一特定材料的深入介绍,而是侧重于不同体系之间的比较、融合与创新。 金属氢化物: 从经典的LaNi5合金到新型的Ti-Cr-Mn系、镁基氢化物,我们分析其储氢容量、吸放氢动力学、工作温度范围以及循环稳定性。本书将特别关注如何通过合金化、掺杂、纳米化等手段克服传统金属氢化物在储氢密度和温度范围上的局限性,例如,如何利用纳米晶界效应或引入催化剂来降低吸放氢的活化能。 吸附材料: 多孔碳材料: 包括活性炭、碳纳米管、石墨烯及其衍生物。我们将探讨其巨大的比表面积和可调控的孔道结构如何影响物理吸附容量。重点关注如何通过官能团修饰、复合化(例如,与金属氧化物或金属有机框架复合)来提升低温下的吸附性能。 金属有机框架(MOFs): 作为一类新兴的多孔晶体材料,MOFs以其极高的比表面积、可调控的孔径和化学环境而备受瞩目。本书将深入分析不同MOF骨架结构和金属节点的选择如何影响其对氢气的亲和力,以及如何通过设计MOFs的化学环境来优化吸附动力学和可逆性。 沸石与多孔氧化物: 尽管在储氢方面不如碳材料或MOFs普遍,但某些沸石和氧化物因其特殊的结构和表面性质,在特定条件下也显示出一定的潜力。我们将探讨其吸附机理,并分析其作为吸附剂的优势与不足。 络合氢化物: 氨基硼烷(AB)、硅氢化物等络合氢化物在常温常压下释放氢气的潜力巨大。本书将探讨其分解机理、释放动力学以及如何通过催化剂设计来控制氢气释放速率和温度。同时,我们也会审视其再生和循环利用的挑战。 其他前沿材料: 包括液态有机储氢材料(LOHCs)、化学氢化物(如水合肼)、以及尚未完全成熟但充满希望的新型材料探索。对于LOHCs,我们将关注其储氢密度、氢化/脱氢过程的能耗以及循环寿命。 第三章:挑战与机遇——储氢材料研发的关键瓶颈 尽管储氢材料的研究取得了长足的进步,但要实现大规模商业化应用,仍面临诸多严峻的挑战。本章将深入剖析这些瓶颈,并提出可能的解决方案。 储氢密度与功率密度: 如何在有限的空间内储存尽可能多的氢气,同时保证快速的吸放氢速率,是能量密度和功率密度之间的权衡。本书将探讨如何通过材料结构设计、界面工程以及优化工艺流程来提升储氢密度和动力学性能。 工作温度范围与能耗: 许多高性能储氢材料的工作温度范围不理想,例如,需要高温才能释放氢气,或者在低温下吸附容量显著下降。本书将聚焦于如何开发能够在接近室温下高效工作的材料,并降低吸放氢过程中的能耗,使其更具经济可行性。 循环稳定性与寿命: 材料在反复吸放氢过程中,其结构和性能可能会发生衰减。本书将分析导致材料衰减的微观机制,例如,相变、颗粒团聚、表面钝化等,并探讨如何通过材料设计和封装技术来提高其循环寿命。 成本与可获取性: 许多高性能储氢材料的制备成本较高,或者依赖于稀缺元素。本书将审视现有材料的成本构成,并探讨如何开发基于廉价易得原料的合成路线,以降低生产成本。 安全性: 氢气本身具有易燃易爆的特性,因此储氢材料的安全性至关重要。本书将探讨不同储氢体系的潜在安全风险,以及如何通过材料设计和系统集成来确保储氢过程的安全性。 第四章:前沿探索与未来展望——绘制储氢材料的创新蓝图 在深入分析现有挑战的同时,本章将放眼未来,描绘储氢材料研究的前沿动态和未来发展方向。 智能材料与响应性储氢: 探索能够根据外部刺激(如温度、压力、电场、光照)自动调节储氢性能的智能材料。例如,设计具有特定响应性的MOFs或聚合物,使其能够在特定条件下选择性地吸附或释放氢气。 多功能集成材料: 研发能够同时实现储氢、催化、传感等多种功能的集成材料,以提高能源系统的效率和复杂性。例如,将储氢材料与燃料电池催化剂集成,实现一体化储氢和发电。 生物启发式与仿生学设计: 借鉴自然界中储存和运输能量的机制,如植物的光合作用,来设计新型储氢材料。例如,模拟酶的催化活性来设计高效的氢气解吸催化剂。 先进的计算模拟与人工智能: 结合机器学习和大数据分析,加速新型储氢材料的发现和优化过程。利用人工智能预测材料性能,指导实验合成,从而缩短研发周期。 跨学科合作与系统性解决方案: 强调储氢材料的研究需要化学、物理、材料学、工程学等多个学科的紧密合作,并最终指向储氢系统的整体优化,而非仅仅是单一材料的性能提升。 结语 《先驱之痕:储氢材料的未来探索》并非一本枯燥的教科书,而是一次关于未来能源的深度对话。我们希望通过对储氢材料从理论到实践、从现状到未来的全面梳理,激发读者的思考,启发更多的创新灵感。储氢技术的突破,将是人类迈向清洁能源时代的关键一步,而材料科学的研究者们,正是这场伟大变革的先驱。这本书,正是他们脚下和前方的探索之路的真实写照。

用户评价

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作为一名正在攻读材料科学专业的学生,我对《先进储氢材料导论》这本书的期待值非常高。在我的学习过程中,储氢材料一直是一个重要的研究方向,但目前可供我参考的中文教材和专著并不算多,而且很多内容都相对陈旧,无法及时反映最新的研究进展。朱敏老师这本书的出现,以及“先进”这个关键词,让我看到了了解最新前沿技术的希望。我特别想知道,书中是否会详细介绍目前最受关注的几类先进储氢材料,比如金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)?它们是如何通过精确调控的孔隙结构和化学功能来实现高效储氢的?书中是否会深入分析它们在储氢容量、吸附/解吸动力学、循环稳定性以及在不同温度压力条件下的性能表现?另外,对于固态储氢材料,除了MOFs和COFs,书中是否还会涵盖一些其他有前景的新型材料,例如新型金属氢化物、储氢合金、碳基材料(如石墨烯、碳纳米管)以及聚合物基储氢材料?我希望书中能够提供这些材料的详细结构-性能关系分析,以及它们在制备、表征和实际应用中可能遇到的挑战。作为一本导论性质的书籍,我更期待书中能够梳理出整个先进储氢材料领域的发展脉络,从基础理论到最新的研究成果,并对未来的研究方向和应用前景进行展望,为我今后的学习和研究提供有益的指导。

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我对能源科学一直保持着高度的关注,特别是那些可能引领能源革命的关键技术。氢能无疑是其中的佼佼者,而储氢技术则是实现其潜力的核心。然而,市面上关于储氢材料的专业书籍,往往晦涩难懂,或者内容更新不够及时,难以满足我了解“先进”概念的需求。因此,当我在科学出版社看到《先进储氢材料导论》这本书,并得知作者是朱敏老师时,我感到异常兴奋。我非常期待这本书能够为我描绘出一幅清晰的先进储氢材料的图景。我想知道,究竟有哪些材料能够克服传统储氢技术的弊端,实现更高的储氢密度、更快的充放氢速度、更低的成本以及更高的安全性?例如,在固态储氢领域,除了备受关注的金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs),书中是否会介绍一些新兴的储氢材料,比如新型的储氢合金、纳米结构的碳材料,或者是一些具有独特储氢机制的聚合物材料?我希望书中能够详细阐述这些材料的设计原理、合成方法以及关键的储氢性能指标,并且能够有相关的实验数据作为支撑。更重要的是,我希望这本书能够不仅仅是材料的介绍,更能深入探讨这些先进材料在不同应用场景下的可行性和潜力。例如,它们是否适用于电动汽车的加氢站?能否用于家庭能源储存?或者在分布式能源系统中扮演重要角色?我期待这本书能够帮助我理解这些先进储氢材料的科学原理,以及它们如何推动未来氢能经济的发展。

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作为一个长期关注科技发展并对环保议题抱有强烈使命感的研究者,我一直在寻找能够全面、深入解读新能源关键技术,特别是储氢材料领域最新进展的著作。《先进储氢材料导论》的出现,对于我来说,无疑是一份期盼已久的研究参考。我非常好奇,朱敏老师的这本书将如何定义和阐述“先进”?它是否会聚焦于那些正在颠覆传统储氢模式的材料,例如,那些具备独特纳米结构、高比表面积、可调控孔隙度以及多功能表面化学性质的新型吸附材料?我特别希望能从书中了解到,金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)在提升储氢密度、优化吸附/解吸动力学、以及实现低能耗运行方面,其设计理念和机理究竟有何突破?此外,书中是否还会深入探讨其他前沿材料,例如,基于纳米碳材料(如石墨烯、碳纳米管)的储氢体系,它们在提高导电性、增强氢气吸附能力和改善循环稳定性方面,又有哪些创新的解决方案?我期待书中不仅能提供对这些材料的宏观介绍,更能深入剖析其在微观尺度上的物理化学过程,例如,氢气分子与材料表面位点的吸附模式、氢原子在材料内部的扩散机制等。同时,作为一本导论,我也希望它能对先进储氢材料的潜在应用场景,例如,便携式能源设备、大规模储能系统以及交通运输领域,进行深入的分析和展望。

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我一直对储氢技术充满了好奇,尤其是在看到各种关于氢能源汽车、氢能发电的报道后,更是觉得储氢技术是整个氢能产业链中至关重要的一环。然而,市面上关于储氢材料的通俗易懂的介绍确实不多,大多数内容都停留在非常基础的层面上,无法满足我对“先进”概念的探究。所以,当得知《先进储氢材料导论》这本书的出版,而且作者是朱敏老师,由科学出版社发行,我的兴趣立刻被点燃了。我非常期待这本书能够突破以往的局限,不仅仅是介绍一些现有的储氢材料,而是能够深入地探讨“先进”这个概念背后所蕴含的技术突破和理论创新。比如,那些能够实现常温常压下高密度储氢的材料,它们是如何设计的?其储氢机理是什么?与传统的金属氢化物相比,它们又有哪些显著的优势?我希望书中能够详细地解析这些先进材料的结构、性能以及它们在实际应用中可能面临的挑战。另外,作为一本导论性质的书籍,我更希望它能为读者勾勒出整个先进储氢材料领域的发展脉络,从早期的探索到当前的研究热点,再到未来的发展方向。朱敏老师是否会分享一些关于新材料发现、性能优化以及规模化生产的关键技术和方法?书中是否有对不同类型先进储氢材料(例如,固态储氢、液态储氢、吸附储氢等)进行详细的比较和分析,帮助读者更好地理解各自的优劣势?我期待这本书能够成为我了解先进储氢材料领域的敲门砖,并为我后续更深入的学习打下坚实的基础。

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作为一个对物理学和化学有着浓厚兴趣的读者,我一直在关注新能源领域的技术突破,特别是与储氢相关的最新进展。一直以来,储氢的效率、密度和安全性都是制约氢能大规模应用的关键难题。所以,当得知《先进储氢材料导论》这本书的出版,并且作者是朱敏老师,我感到非常兴奋。我非常期待这本书能够深入地探讨那些正在改变储氢技术格局的“先进”材料。我想了解,究竟有哪些新材料,能够突破现有的技术瓶颈?它们在微观层面是如何工作的?例如,对于固态储氢材料,除了传统的金属氢化物,书中是否会详细介绍金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)、石墨烯衍生物等新型材料?这些材料的孔隙结构、表面化学性质以及与氢分子的相互作用机制是怎样的?它们如何实现更高的储氢密度和更快的吸附/解吸动力学?我希望书中能够提供详细的理论解释和实验数据,帮助我理解这些材料的科学原理。此外,对于液态储氢,书中是否会探讨氨、甲醇、液态有机储氢化合物(LOHCs)等载体的最新发展?它们在能量密度、安全性和经济性方面与高压气态储氢和固态储氢相比,各自的优势和劣势是什么?我期待这本书能够为我提供一个全面、深入的视角,让我能够理解这些先进储氢材料背后的物理化学原理,并对其未来的发展趋势有一个更清晰的认识。

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作为一名对能源科学发展趋势非常关注的科技媒体从业者,我一直在寻找能够提供前沿信息和深度分析的专业书籍。《先进储氢材料导论》这本书的出版,恰好契合了我工作的需求。我一直认为,储氢技术是实现大规模可再生能源利用、推动能源结构转型的关键瓶颈之一,而先进储氢材料的研发,则是突破这一瓶颈的核心动力。我非常期待朱敏老师这本书能够为我们揭示当前先进储氢材料研究的最前沿动态。例如,关于固态储氢材料,除了传统的金属氢化物,书中是否会重点介绍金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)、沸石、石墨烯基材料等新型吸附材料?它们在储氢密度、吸附/解吸温度、循环稳定性以及成本效益方面,相较于传统材料有哪些优势和劣势?我希望书中能够详细地阐述这些材料的设计理念、合成方法以及储氢机理,并提供相关的实验数据和案例分析。另外,对于液态储氢,书中是否会探讨氨、甲醇、液态有机储氢化合物(LOHCs)等载体的最新研究进展?它们在储氢密度、安全性、能量效率以及充放电循环寿命等方面,与高压气态储氢和固态储氢相比,又有哪些独特的应用前景?我期待这本书不仅能提供关于材料本身的介绍,更能深入分析其在不同应用场景下的技术可行性和经济性,并对未来可能出现的颠覆性技术进行展望。

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一直以来,我对能源领域,尤其是新能源技术的发展都抱有浓厚的兴趣。近年来,“氢能”这个词出现的频率越来越高,它被誉为“终极能源”,但我也深知,要让氢能真正普及,储氢技术是绕不过去的坎。市面上充斥着各种关于氢能好处的宣传,但真正能够深入浅出讲解储氢材料的专业读物却并不多见。所以,当我在科学出版社的网站上看到《先进储氢材料导论》这本书,并得知作者是朱敏老师时,我感到非常惊喜和期待。我迫切希望这本书能够为我揭示那些“先进”的储氢材料究竟“先进”在哪里?它们是如何克服现有技术的局限性的?是那些能够在更温和的条件下实现高密度储存的材料?还是那些安全性更高、成本更低、循环寿命更长的材料?我希望书中能对我感兴趣的,例如金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等新型吸附材料,进行详细的解读。它们独特的孔隙结构是如何实现对氢气的有效吸附和储存的?其储氢容量和动力学性能如何?与金属氢化物等传统材料相比,它们的优缺点分别是什么?此外,我也对书中关于材料设计、合成以及性能表征的方法论感兴趣。朱敏老师是否会分享一些关于如何通过调控材料的微观结构和化学性质来优化其储氢性能的策略?这本书能否为我打开一扇了解这些前沿材料的研究视角,让我能够更清晰地认识到储氢技术在未来能源体系中的潜在作用?

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对于我这样一名对新能源领域充满热情的业余爱好者来说,《先进储氢材料导论》的出现无疑是一份珍贵的礼物。我一直在关注储氢技术的进展,深知其对于推动绿色能源转型的重要性,但目前市面上相关的科普读物往往停留在比较浅显的层面,难以满足我对“先进”概念的深度探究。我非常期待这本书能够为我打开一扇新的窗口,让我了解那些在实验室里、在未来技术愿景中不断涌现的、真正具有突破性的储氢材料。我想知道,究竟有哪些材料能够以更高的密度、更快的速度、更低的成本以及更高的安全性来储存氢气?是那些具有独特纳米结构的材料,还是能够通过智能设计实现的仿生材料?又或者是那些能够利用新型物理或化学原理来吸附或结合氢气的材料?我希望朱敏老师能够用清晰易懂的语言,深入浅出地阐释这些先进材料的工作原理,例如它们是如何与氢原子或氢分子发生相互作用的,以及影响其储氢性能的关键因素。此外,一本好的导论,也应该能够为读者勾勒出整个领域的发展蓝图。我非常好奇,在朱敏老师的视角下,未来的储氢技术将走向何方?有哪些材料最有潜力实现商业化应用,又将面临哪些技术和经济上的挑战?这本书是否会包含一些关于材料制备、表征以及系统集成方面的介绍,帮助我更全面地理解先进储氢材料的研发和应用过程?我期待这本书不仅能告诉我“是什么”,更能让我理解“为什么”和“怎么做”,为我进一步探索氢能的奥秘提供坚实的知识支撑。

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一直以来,我都在关注新能源技术的最新动态,特别是那些能够为我们带来更清洁、更高效能源解决方案的创新。在众多新能源技术中,氢能无疑是最具潜力的方向之一,而储氢技术又是实现氢能大规模应用的关键。然而,关于储氢材料的专业知识,对于普通读者来说,往往显得既陌生又复杂。所以,当我看到《先进储氢材料导论》这本书,并知道作者是朱敏老师、由科学出版社出版时,我感到非常惊喜。我期待这本书能够打破信息壁垒,用一种清晰、系统的方式,为我揭示“先进储氢材料”的神秘面纱。我想了解,究竟有哪些材料能够实现比现有技术更高的储氢密度?它们是如何做到这一点的?例如,书中是否会介绍那些能够在高压下储存更多氢气的材料,或者是在常温常压下也能实现较高储氢量的材料?我对那些能够快速充放氢气的材料也特别感兴趣,因为这关系到氢能的实际使用效率。我希望这本书能够详细解释这些先进材料的工作原理,包括它们与氢气是如何相互作用的,以及影响储氢性能的关键因素。此外,安全性也是我非常关心的一点。书中是否会探讨不同先进储氢材料的安全特性,以及如何通过材料设计来提高储氢系统的安全性?我期待这本书能为我构建一个关于先进储氢材料的知识体系,让我能够更深入地理解氢能在未来能源格局中的重要作用。

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这本书的出现,绝对是国内储氢材料领域的一件大事。作为一名长期关注新能源发展的普通读者,我对朱敏老师这本书的期待值简直爆棚。一直以来,氢能的潜力毋庸置疑,但储氢的瓶颈就像一道无形的墙,阻碍着它真正飞入寻常百姓家。市面上关于储氢材料的科普读物着实不多,即便是专业文献,也往往晦涩难懂,不是我的菜。所以,当我知道有这样一本由业内权威人士撰写的、旨在“导论”性质的书籍,并且出自科学出版社这样有分量的平台时,我感到前所未有的振奋。我非常好奇,在“先进”这个词的加持下,这本书究竟会为我们揭示哪些令人惊叹的储氢新材料?是那些在实验室里闪耀着未来光芒的金属有机框架(MOFs),还是能够大幅提升储氢密度的固态储氢材料?又或者是能够应对极端环境、实现高效快速充放电的新型化学氢化物?这些问题在我脑海里萦绕,我渴望从书中找到答案。更重要的是,我希望能理解这些先进材料背后的科学原理,它们是如何实现高储氢量、低成本、高安全性的?这些原理与我们目前所熟知的传统储氢技术,比如高压气态储氢和液氢储氢,又有什么根本性的区别?朱敏老师是否会从微观层面,比如材料的晶体结构、分子设计、吸附机制等方面进行深入浅出的讲解?我甚至希望书中能包含一些关于未来储氢技术发展趋势的预测,以及这些先进材料在实际应用中可能面临的挑战和机遇。一本好的导论,不应该只是材料的罗列,更应该是对一个领域的深度梳理和前瞻性引导,我期待这本书能做到这一点,为像我这样的读者打开一扇通往未来氢能世界的大门。

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