　　本书主要介绍了质子交换膜（PEM）燃料电池的原理、设计及实际应用等内容。全书内容共计12章，其中第1章概述了燃料电池的特点及发展历程；第2章和第3章分别介绍了燃料电池的化学、热动力学及电化学的相关内容；第4章分析了燃料电池的主要部件及其特性；第5章和第6章分别讨论了燃料电池的工作条件及其电池组的设计；第7~9章则讲述了电池的建模、故障诊断及系统设计；第10章对燃料电池的应用进行了总结；第11章讨论了燃料电池实际应用中的一个重要问题——电池耐久性；第12章则对燃料电池的未来进行了展望。书中很多章的末尾还辅以问题和测验，有助于读者掌握各章相关内容。

前言/序言

　　原书第2版前言

　　《PEM燃料电池：理论与实践》写于2005年，它是我希望与年轻一代工程师和科学家分享知识的结果，我在燃料电池研究和开发前沿的经历中收获了这些知识。我学习到的燃料电池知识中的大部分是从在设计、建造、测试和评估燃料电池堆和系统以及使它们在实际应用中工作的亲身体验里搜集而得。近7年以来，我已经持续地开展了PEM燃料电池的研究与开发，但我仍只是勉强同意来准备本书的第2版，因为我担心本领域快速发展的本质将使本书非常过时。然而，在完成初的手稿过程中我意识到，尽管近的7年里燃料电池技术已经取得了巨大的进步这一点毋庸置疑，但至少本书中所涵盖的PEM燃料电池工程和工作的基础并未改变很多。这也就是说，需要增加一些新的材料、新的设计、新的诊断方法，以及根据多年来本领域经验得出的一些有价值的反馈。因此，我们已经进一步发展了对影响选择材料、结构、性能和寿命那些过程的一个更细致的理解。

　　在认识到这个领域发展的多面性后，有关诊断的章节已经由这一特定领域的专家——来自温哥华市加拿大国家研究院燃料电池创新研究所的Haijiang Wang博士重新撰写。

　　在认识到燃料电池的耐久性非常重要后，我决定新增加一章关于PEM燃料电池耐久性的内容，并且我邀请了另一位专业人士——来自美国康涅狄格州东哈特福德联合科技研究中心的Michael Perry博士，由他来编写这一章的内容。我借此机会向Wang博士和Perry博士宝贵的工作表示感谢。

　　新材料尤其是膜和催化剂的进展已经在有关主要电池元件、材料特性以及过程的那些章节里进行了阐述。

　　在关于燃料电池工作条件的章节里，我已经增加了我的同事——来自丹麦奥尔堡大学Torsten Berning关于以废气露点温度作为选择工作条件准则的观点。我也向他表示感谢。

　　在过去的7年时间里，已经发表了大量关于燃料电池建模的文章，其涵盖了不同的领域和物理现象以及许多新的建模方法和技术。与改进的诊断技术相联系的这些模型已经更好地给出了对燃料电池工作复杂性的理解，尤其是在有关燃料电池工作中水的作用方面。本书第1版中关于燃料电池模型的章节编排如下：首先给出描述质量、动量、能量、组分和电荷守恒的基本控制方程，然后给出针对不同领域它们在建模中的应用实例，即透过膜，在通道和表面上、沿通道以及在三维空间中。在第2版相关的章节里，我决定保持同样的编排，因为它们有效地涵盖了基本原理。但是，我增加了一个关于经多孔网络模型来对气体扩散层里的水传输进行建模的实例，在解释多孔燃料电池结构里所具有的奇特水行为的那些新模型里，该模型具有代表性。

　　第2版已经适时地更新了整本书中的图片、照片以及表格，在关于燃料电池应用的章节里尤其为甚。另增加了一些来自美国能源部的氢和燃料电池计划的表格，这些表格显示了当前各种应用的状态和技术目标。其他所有章节已经被再次编辑和校正或者根据需要进行了更新。

　　我想要对那些在联合国工业发展组织国际氢能源科技中心，斯普利特大学（克罗地亚）电气、机械与船舶学院，以及怀俄明大学的我的学生和博士后表示感谢，他们找出的一些错误、错别字以及含糊的陈述帮助我改进了第1版的内容。

　　我用本书作为讲授一整学期燃料电池工程课程以及难以计数的短期课程的课本。在此过程中，这些年来我已经准备了几千幅的幻灯片来与本书配套。用本书讲授燃料电池这门课程的老师可在本书的网站上获取到这些幻灯片，我建议使用这些幻灯片作为讲授内容的核心并且随燃料电池出现新发展时将其加入到这些幻灯片里以增加趣味性。每一章的后提供了大量的可指派为家庭作业的问题，答案将会展示在本书网站中一个有密码保护的教师版块里。除此之外，每一章后有一些测验，我发现这些测验非常有用，不仅可以评价学生的学习进度也可以用来评价教师的教学效果。每一次测验之后，我进行统计分析以找出大多数学生未能正确回答的问题，然后我再重新回顾课程的相关内容。

　　我希望本书第2版的出版将会增加全世界参与制造更好、更经济燃料电池的教师、学生、科学家和工程师的相互分享经验的机会。将本书献给他们所有人。

　　后，我希望对Elsevier出版社的Jill Leonard和Tiffany Gasbarrini所给予的指导、支持、鼓励以及尤其是在本书第2版的准备过程中他们付出的耐心表示感谢。

　　Frano Barbir

　　克罗地亚，斯普利特大学电气、机械与船舶学院，2012年6月

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