Bioinspired Chemistry for Energy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Schwartz, Sandi/ Masciangioli, Tina/ Boonyaratanakornkit, Boonchai

出品人:

页数:68

译者:

出版时间:2008-4

价格:$ 23.73

装帧:

isbn号码:9780309114875

丛书系列:

图书标签:

Bioinspired Chemistry
Energy
Catalysis
Materials Science
Renewable Energy
Electrochemistry
Photochemistry
Nanomaterials
Sustainable Chemistry
Biomimicry

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具体描述

Faced with the steady rise in energy costs, dwindling fossil fuel supplies, and the need to maintain a healthy environment - exploration of alternative energy sources is essential for meeting energy needs. Biological systems employ a variety of efficient ways to collect, store, use, and produce energy. By understanding the basic processes of biological models, scientists may be able to create systems that mimic biomolecules and produce energy in an efficient and cost effective manner.On May 14-15, 2007 a group of chemists, chemical engineers, and others from academia, government, and industry participated in a workshop sponsored by the Chemical Sciences Roundtable to explore how bioinspired chemistry can help solve some of the important energy issues the world faces today. The workshop featured presentations and discussions on the current energy challenges and how to address them, with emphasis on both the fundamental aspects and the robust implementation of bioinspired chemistry for energy.

好的，这是一本图书的简介，聚焦于物理化学、材料科学以及能源转化的前沿交叉领域，但不包含您提到的“仿生化学在能源中的应用”这一特定主题。 --- 《先进电化学界面与储能系统：理论、材料与器件工程》内容简介本书深入探讨了现代电化学储能设备的核心科学问题，特别是围绕电极-电解质界面（Electrode-Electrolyte Interface, EEI）的结构、动力学及其对整体系统性能的影响。全书从基础物理化学原理出发，层层递进，构建了理解和优化下一代电池、电容器及燃料电池性能的理论框架。第一部分：电化学界面基础与理论模型本部分详细阐述了构建电化学系统的基本热力学和动力学原理。首先，我们回顾了电极电势、能带结构与电荷转移过程的量子力学基础。重点分析了不同电极材料（如金属、半导体、碳基材料）在溶液中的电子结构调控。随后，我们聚焦于电极-电解质界面（EEI）的结构与性质。这包括对固-液界面双电层（Double Layer）的经典和现代模型（如修正的Gouy-Chapman-Stern模型）的深入解析。我们讨论了溶剂化效应、离子吸附、空间电荷分布在不同电解质体系（水系、非水系、固态）中的差异。特别地，我们引入了先进的原位/准原位表征技术（如X射线吸收谱、表面等离子体共振光谱、非线性光谱等）在解析EEI动态结构中的应用。在理论建模方面，本书详细介绍了密度泛函理论（DFT）在计算界面能垒、反应路径和电荷转移速率常数中的应用。我们阐述了如何利用分子动力学模拟（MD）来研究离子在界面处的输运机制和电解质重构过程，为理性设计电极材料提供了计算工具箱。第二部分：电极材料的微观结构与性能调控本部分转向了电极材料本身的设计与合成。我们强调，电极的性能不再仅仅依赖于其本征的电化学活性，更取决于其微观形貌、孔隙结构和表面缺陷工程。 2.1 储能电极材料：详细分析了高能密度锂离子电池正极（如富锂锰基、镍钴锰三元体系）的热稳定性与界面副反应。针对负极，重点讨论了硅基材料的体积膨胀问题及其界面稳定策略，以及钠离子电池中硬碳和合金负极的相变行为。此外，对固态电解质的离子电导率、界面接触电阻以及固态电解质界面（SEI）的形成机制进行了详尽的讨论。 2.2 催化电极材料：在燃料电池和电解水制氢领域，催化剂的选择至关重要。本部分深入探讨了贵金属催化剂（如Pt族）的晶面依赖性催化活性，以及通过单原子催化剂（SACs）和高熵合金实现元素效应与几何效应协同调控的策略。我们着重分析了氧还原反应（ORR）、析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的电催化机理，并讨论了如何在界面处设计缺陷工程以降低反应过电位。第三部分：电化学器件工程与系统集成成功的电化学器件依赖于材料、电解质和结构设计的协同优化。本部分侧重于从微观到宏观的工程化挑战。 3.1 界面稳定化策略：本章系统总结了界面工程的多种手段。包括对电极表面进行原子层沉积（ALD）包覆层，以钝化高活性表面并阻挡有害物质扩散；利用固态电解质界面（SEI）的动态调控，通过添加特定电解液添加剂来诱导形成更薄、更稳定、离子导电性更佳的SEI膜。 3.2 器件性能的限制与突破：探讨了限制高性能储能设备运行寿命和功率密度的关键因素，如析锂、枝晶生长、气体析出和结构疲劳。针对这些问题，我们讨论了新型电解质设计（如高浓缩电解质、离子液体）在抑制枝晶和拓宽电化学窗口方面的潜力。 3.3 反应器设计与规模化挑战：对于燃料电池和电解槽，反应器流场设计、气体扩散层（GDL）的结构优化以及多孔电极中的质量和电荷传输是决定效率的关键。本部分涵盖了传输现象在多孔电极中的耦合分析，以及如何通过优化流道和结构设计来解决浓差极化问题。本书特色本书的显著特点在于其对界面物理化学的深刻理解和对先进表征技术的整合应用。它不仅提供了扎实的理论基础，更着眼于将前沿的材料科学发现转化为可工程化的电池和催化器件解决方案。通过结合计算模拟、材料合成与器件测试，本书旨在为材料科学家、化学工程师以及从事新能源技术研发的专业人士提供一本全面、深入且具有前瞻性的参考指南。 ---