燃料电池技术近年来得到了快速的发展，尤其是在分布式发电的应用领域。本书除介绍质子交换膜燃料电池的建模外，还介绍了固体氧化物燃料电池和电解器的模型，同时分析了用于燃料电池的电力电子接口电路、并网型和独立型燃料电池发电系统的控制、混合型燃料电池能量系统，以及对燃料电池的挑战与展望。
值得肯定的是，本书中所有的模型在PSpice和MATLAB中都有建立，同时在书中给出了本书所有模型的仿真文件。
本书对从事分布式发电、燃料电池方面工作的技术人员以及相关专业的高校师生，将会提供极大的帮助。
译者序
化石能源的不可持续及其引发的环境问题，使得太阳能、风能等可再生能源在近20年来得到了迅猛发展。并网发电是开发和利用太阳能、风能的主要方式，但由于它们具有随机性和不稳定性的特征，当其发电的比例较高时，将影响电力系统的运行，弃光、弃风不可避免。通过合理配置储能环节，使太阳能和风力发电系统成为可信的电源，具有重要的意义。
而在众多的储能方式中，氢能是最理想的方案，它与电能互补，是未来绿色、低碳、清洁、高效能源体系的重要组成部分。电解水制氢和由燃料电池将氢气和氧气结合起来产生电力，可以实现电能与氢能的相互转换，且转换的过程安静、无污染。
燃料电池是氢能转换为电能的枢纽，种类繁多，相关书籍很多。本书主要介绍了作者10多年来在质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池方面的研究成果，融汇了燃料电池系统的理论、建模、接口和控制。对于使用燃料电池进行发电系统设计的研究人员和工程师，有很好的参考作用。本书相关的MATLAB/SIMU- LINK和PSpice仿真模型在网站ftp://ftpwileycom/sci_tech_med/fuel_cells中给出，并且在附录中详细介绍了使用方法，对希望深入研究燃料电池发电系统的读者，本书将起到极好的引导作用。
译者序
原书前言
原书致谢
第1章绪论1
11背景：美国电网的形成与重构简介2
12电力管制放开和分布式发电5
13分布式电源的类型6
14燃料电池分布式电源8
15氢能经济11
151简介11
152转型到氢能经济的挑战12
153氢的生产12
154氢能的存储和配送16
155美国能源部的与氢有关的活动16
156本书的任务18
参考文献20
第2章燃料电池的工作原理22
21引言23
22元素的化学能与热能23
23热力学基础24
231热力学第一定律24
232热力学第二定律24
24电化学基础26
241吉布斯自由能26
25化学反应中的能量平衡27
26能斯特方程28
27燃料电池的基础29
28燃料电池的类型30
29燃料电池等效电路39
210双电层电容效应40
211总结41
参考文献42
第3章质子交换膜燃料电池的动态建模与仿真43
31引言: 燃料电池动态模型的需求44
32专门术语（PEMFC）44
33PEMFC的动态模型建立47
燃料电池的建模与控制及其在分布式发电中的应用目录331电极上的气体扩散48
332物质守恒50
333PEMFC的输出电压50
334PEMFC的电压降51
335PEMFC热力学平衡53
34PEMFC的模型结构54
35PEMFC的等效电路模型55
36PEMFC模型的验证59
参考文献64
第4章固体氧化物燃料电池的动态建模与仿真65
41引言66
42术语（SOFC）66
43SOFC动态建模68
431有效分压69
432物质守恒71
433SOFC输出电压72
434管状SOFC的热力学能量平衡76
44SOFC动态模型结构78
45恒定燃料流量操作下SOFC模型的响应特性79
451稳态特性79
452动态响应81
46恒定燃料利用率模式下的SOFC模型响应85
461稳态特性86
462动态响应87
参考文献88
第5章电解槽的运行原理和建模90
51电解槽的运行原理91
52电解槽的动态建模92
521电解槽的静态（V-I）特性93
522制氢速率的建模93
523电解槽的热模型94
53电解槽模型的实现95
参考文献97
第6章应用于燃料电池的功率变换器98
61引言99
62功率半导体开关器件的概述100
621二极管100
622晶闸管100
623双极结型晶体管101
624金属-氧化物半导体场效应晶体管102
625门极可关断晶闸管103
626绝缘栅双极型晶体管103
627MOS控制晶闸管104
63AC/DC整流器105
631电路拓扑105
632三相可控整流器的简化模型107
64DC/DC变换器110
641升压变换器110
642降压变换器114
65三相DC/AC逆变器117
651电路拓扑117
652状态空间模型119
653abc/dq变换122
654dq坐标系下状态空间模型123
655三相VSI的理想模型124
参考文献127
第7章并网型燃料电池发电系统的控制128
71引言129
72并网系统的配置129
721PEMFC单元的配置130
722SOFC单元的配置131
73DC/DC变换器和逆变器的控制器的设计132
731升压DC/DC变换器电路和控制器的设计132
732三相VSI的控制器的设计136
74仿真结果143
741期望输出到电网的有功和无功功率——重载143
742轻载情况下向电网输出有功功率、从电网吸收无功功率146
743燃料电池的负载性能跟随分析150
744故障分析152
75总结154
参考文献154
第8章独立型燃料电池发电系统的控制157
81引言158
82系统描述和控制策略158
83减缓负载瞬变控制159
831铅酸蓄电池的电路模型160
832电池充/放电控制器161
833滤波器的设计162
84仿真结果163
841负载的暂态变化163
842负载瞬变减缓166
843蓄电池充/放电控制器170
85总结172
参考文献172
第9章基于混合燃料电池的能源系统案例研究174
91引言175
92混合电子接口系统176
921直流耦合系统176
922交流耦合系统178
923不同于并网系统的独立运行系统178
93热电混合运行模式下的燃料电池179
94案例研究Ⅰ：风能-光伏-燃料电池混合式独立发电系统180
941系统结构180
942系统单元规格182
943系统组件特性185
944系统控制186
945仿真结果191
95案例研究Ⅱ：混合运行模式SOFC的效率评估196
951热力学定律与SOFC效率196
952氢燃料热值200
953SOFC电效率201
954混合热电联产运行模式SOFC的效率202
96总结204
参考文献204
第10章燃料电池目前的挑战和发展趋势210
101引言211
102燃料电池系统运行211
1021燃料处理器211
1022燃料电池堆212
1023功率调节器系统213
1024发电厂平衡(BOP)系统215
103当前的挑战和机遇216
1031成本216
1032燃料和燃料基础设施216
1033材料和制造217
104美国燃料电池研发项目218
1041美国能源部的SOFC相关项目218
105燃料电池的未来：综述和作者的观点219
参考文献220
附录运行PEMFC、SOFC模型及其分布式发电应用模型的指南223
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