燃料电池模拟、控制和应用.pdf

书书书国际机械工程先进技术译丛燃料电池模拟、控制和应用（美）B e i G o u Wo o n K i N a B i l l D i o n g 著刘通译机 械 工 业 出 版 社本书侧重于质子交换膜燃料电池系统的模拟和控制技术，并详细讲述了在汽车和混合发电系统方面的应用。模拟和控制技术对于燃料电池系统的设计和性能至关重要。这本权威著作由直接参与研究的专家所著，内容深入浅出，概括了这个领域的最新研究成果，给出了大量建模和控制的例子、测试结果和重要文献。本书适用于燃料电池和能源领域的教师、学生、顾问、制造商、研究人员和工程师，既可以作为一本燃料电池模拟和控制设计的入门教材，又可以作为一本深入研究的参考书。F u e l C e l l sM o d e l i n g，C o n t r o l，a n dA p p l i c a t i o n s/b yB e i G o u，Wo o nK i N a，B i l l D i o n g/I S B N：9 7 8-1-4 2 0 0-7 1 6 1-0C o p y r i g h t 2 0 1 0 b yC R CP r e s s.A u t h o r i z e dt r a n s l a t i o nf r o mE n g l i s hl a n g u a g e e d i t i o np u b l i s h e db y C R CP r e s s，p a r t o f T a y l o r&F r a n c i s G r o u pL L C；A l l r i g h t s r e s e r v e d.C h i n a M a c h i n e P r e s s i s a u t h o r i z e dt o p u b l i s ha n dd i s t r i b u t e e x c l u s i v e l yt h eC h i n e s e（S i m p l i f i e dC h a r a c t e r s）l a n g u a g ee d i t i o n.T h i s e d i t i o ni s a u-t h o r i z e df o r s a l et h r o u g h o u t M a i n l a n do f C h i n a.N op a r t o f t h ep u b l i c a t i o nm a y b er e p r o d u c e do r d i s t r i b u t e db ya n ym e a n s，o r s t o r e di nad a t a b a s eo rr e t r i e v a l s y s t e m，w i t h o u t t h ep r i o r w r i t t e np e r m i s s i o no f t h ep u b l i s h e r.本书封面贴有 T a y l o r&F r a n c i s 公司防伪标签，无标签者不得销售。北京市版权局著作权合同登记号：0 1-2 0 1 0-1 5 2 8图书在版编目（C I P）数据燃料电池模拟、控制和应用/（美）北勾等著；刘通译.北京：机械工业出版社，2 0 1 1.7（国际机械工程先进技术译丛）I S B N9 7 8-7-1 1 1-3 4 7 8 2-8.燃.北刘.燃料电池-研究.T M 9 1 1.4中国版本图书馆 C I P数据核字（2 0 1 1）第 0 9 3 6 7 4号机械工业出版社（北京市百万庄大街 2 2号邮政编码 1 0 0 0 3 7）策划编辑：孔劲责任编辑：郑铉版式设计：霍永明责任校对：吴美英封面设计：鞠杨责任印制：杨曦北京京丰印刷厂印刷 2 0 1 1年 1 0月第 1版 第 1次印刷 1 6 9 m m 2 3 9 m m 1 3印张 2 5 6千字 00 0 1 30 0 0册 标准书号：I S B N9 7 8-7-1 1 1-3 4 7 8 2-8 定价：4 8.0 0元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务社 服 务 中 心：（0 1 0）8 8 3 6 1 0 6 6销 售 一 部：（0 1 0）6 8 3 2 6 2 9 4销 售 二 部：（0 1 0）8 8 3 7 9 6 4 9读者购书热线：（0 1 0）8 8 3 7 9 2 0 3策划编辑：（0 1 0）8 8 3 7 9 7 7 2网络服务门户网：h t t p：/w w w.c m p b o o k.c o m教材网：h t t p：/w w w.c m p e d u.c o m封面无防伪标均为盗版译 丛 序 言一、制造技术长盛永恒先进制造技术是 2 0世纪 8 0年代提出的，它由机械制造技术发展而来，通常可以认为它是将机械、电子、信息、材料、能源和管理等方面的技术，进行交叉、融合和集成，综合应用于产品全生命周期的制造全过程，包括市场需求、产品设计、工艺设计、加工装配、检测、销售、使用、维修、报废处理、回收利用等，以实现优质、敏捷、高效、低耗、清洁生产，快速响应市场的需求。因此，当前的先进制造技术是以产品为中心，以光机电一体化的机械制造技术为主体，以广义制造为手段，具有先进性和时代感。制造技术是一个永恒的主题，与社会发展密切相关，是设想、概念、科学技术物化的基础和手段，是所有工业的支柱，是国家经济与国防实力的体现，是国家工业化的关键。现代制造技术是当前世界各国研究和发展的主题，特别是在市场经济高度发展的今天，它更占有十分重要的地位。信息技术的发展并引入到制造技术，使制造技术产生了革命性的变化，出现了制造系统和制造科学。制造系统由物质流、能量流和信息流组成，物质流是本质，能量流是动力，信息流是控制；制造技术与系统论、方法论、信息论、控制论和协同论相结合就形成了新的制造学科。制造技术的覆盖面极广，涉及机械、电子、计算机、冶金、建筑、水利、电子、运载、农业以及化学、物理学、材料学、管理科学等领域。各个行业都需要制造业的支持。制造技术既有普遍性、基础性的一面，又有特殊性、专业性的一面；制造技术既有共性，又有个性。我国的制造业涉及以下三方面的领域：机械、电子制造业，包括机床、专用设备、交通运输工具、机械设备、电子通信设备、仪器等；资源加工工业，包括石油化工、化学纤维、橡胶、塑料等；轻纺工业，包括服装、纺织、皮革、印刷等。目前世界先进制造技术沿着全球化、绿色化、高技术化、信息化、个性化和服务化、集群化六个方向发展，在加工技术上主要有超精密加工技术、纳米加工技术、数控加工技术、极限加工技术、绿色加工技术等，在制造模式上主要有自动化、集成化、柔性化、敏捷化、虚拟化、网络化、智能化、协作化和绿色化等。二、图书交流渊源流长近年来，国际间的交流与合作对制造业领域的发展、技术进步及重大关键技术的突破起到了积极的促进作用，制造业科技人员需要及时了解国外相关技术领域的最新发展状况、成果取得情况及先进技术应用情况等。必须看到，我国制造业与工业发达国家相比，仍存在较大差距。因此必须加强原始创新，在实践中继承和创新，学习国外的先进制造技术和经验、引进、消化、吸收、创新，提高自主创新能力，形成自己的创新体系。国家、地区间的学术、技术交流已有很长的历史，可以追溯到唐朝甚至更远一些，唐玄奘去印度取经可以说是一次典型的图书交流佳话。图书资料是一种传统、永恒、有效的学术、技术交流方式，早在 2 0世纪初期，我国清代学者严复就翻译了英国学者赫胥黎所著的 天演论，其后学者周建人翻译了英国学者达尔文所著的 物种起源，对我国自然科学的发展起到了很大的推动作用。图书是一种信息载体，图书是一个海洋，虽然现在已有网络、光盘、计算机等信息传输和储存手段，但图书更具有广泛性、适应性、系统性、持久性和经济性，看书总比在计算机上看资料要方便习惯，不同层次的要求可以参考不同层次的图书，不同职业的人员可以参考不同类型的技术图书，同时它具有比较长期的参考价值和收藏价值。当然，技术图书的交流具有时间上的滞后性，不够及时，翻译的质量也是个关键问题，需要及时、快速、高质量的出版工作支持。机械工业出版社希望能够在先进制造技术的引进、消化、吸收、创新方面为广大读者做出贡献，为我国的制造业科技人员引进、纳新国外先进制造技术的出版资源，翻译出版国际上优秀的制造业先进技术著作，从而能够提升我国制造业的自主创新能力，引导和推进科研与实践水平的不断进步。三、选译严谨，质高面广1）精品重点高质本套丛书作为我社的精品重点书，在内容、编辑、装帧设计等方面追求高质量，力求为读者奉献一套高品质的丛书。2）专家选译把关本套丛书的选书、翻译工作均由国内相关专业的专家、教授、工程技术人员承担，充分保证了内容的先进性、适用性和翻译质量。3）引纳地区广泛主要从制造业比较发达的国家引进一系列先进制造技术图书，组成一套 国际机械工程先进技术译丛。当然其他国家的优秀制造科技图书也在选择之内。4）内容先进丰富在内容上具有先进性、经典性、广泛性，应能代表相关专业的技术前沿，对生产实践有较强的指导、借鉴作用。本套丛书尽量涵盖制造业各行业，例如机械、材料、能源等，既包括对传统技术的改进，又包括新的设计方燃料电池模拟、控制和应用法、制造工艺等技术。5）读者层次面广面对的读者对象主要是制造业企业、科研院所的专家、研究人员和工程技术人员，高等院校的教师和学生，可以按照不同层次和水平要求各取所需。四、衷心感谢不吝指教首先要感谢许多积极热心支持出版 国际机械工程先进技术译丛的专家学者，积极推荐国外相关优秀图书，仔细评审外文原版书，推荐评审和翻译的知名专家，特别要感谢承担翻译工作的译者，对各位专家学者所付出的辛勤劳动表示深切敬意，同时要感谢国外各家出版社版权工作人员的热心支持。本套丛书希望能对广大读者的工作提供切实的帮助，欢迎广大读者不吝指教，提出宝贵意见和建议。机械工业出版社译 丛 序 言译 者 序 言由于传统使用的石油和煤炭等化石类燃料造成了日益严重的环境污染问题，很多国家都在研究推广使用可再生替代能源。在众多可再生能源中，质子交换膜燃料电池因其清洁性、高效率、低工作温度和与风能、太阳能的互补性等诸多优点，已经引起越来越多的重视。质子交换膜燃料电池的发展已经有近 5 0年的历史。1 9 6 2年，美国通用电力公司首先开发了这种燃料电池，并成功用于“双子星”和“阿波罗”登月计划。1 9 9 3年，加拿大 B a l l a r dP o w e r S y s t e m s 公司演示了第一辆燃料电池公共汽车。之后，这个公司又与诸多汽车公司合作开发出多种燃料电池汽车。除了用于汽车以外，燃料电池的另一个主要应用领域是发电。现在世界各地已经有从亚千瓦的便携式燃料电池到数兆瓦的燃料电池发电厂。在我国最近几个五年计划中，都把燃料电池列为重点发展的前沿技术，并投入了大量研究的人力和物力。2 0 1 0年，第二十五届世界纯电动车、混合动力车和燃料电池车大会在深圳举行，这是自 1 9 9 9年之后这个世界大会再次选择在中国召开，这也是对我国在燃料电池领域研究发展的认同。尽管已经出版了一些燃料电池方面的著作，但本书更侧重于质子交换膜燃料电池系统的模拟和控制技术，并详细讲述了在汽车和混合发电系统方面的应用。模拟和控制技术对于燃料电池系统的设计和性能至关重要。这本权威著作由直接参与研究的专家所写，内容深入浅出，概括了燃料电池领域的最新研究成果，给出了大量建模和控制的例子、测试结果和重要文献。本书适用于燃料电池和能源领域的教师、学生、顾问、制造商、研究人员和工程师。既可以作为一本燃料电池模拟和控制设计的入门教材，又可以作为一本深入研究的参考书。希望本书能够在燃料电池模拟和控制设计的研发上起到推动作用。译者作 者 序 言在过去五年中，德克萨斯大学阿灵顿分校一直在独立开展燃料电