校訂者

馬振基
現任：國立清華大學化工系講座教授

學歷：國立成功大學化工學士（1969）
　　　美國北卡羅萊納州立大學化工碩士（1975）
　　　美國北卡羅萊納州立大學化工博士（1978）

經歷：美國孟山都公司（Monsanto Co.）
　　　　　資深工程師（1977~1979）
　　　美國洛式公司（Lord Corp.）
　　　　　資深研究員（1979~1980）
　　　美國飛利浦石油公司（Phillips Petroleum Co.）
　　　　　高級材料工程師（1980~1984）
　　　國科會及國立清華大學化工所客座專家（1984~1986）
　　　經濟部科技顧問室及技術處顧問（1990~1998）
　　　國科會工程中心專利研究員（1991~2006）
　　　國科會科技權益委員會委員（1995~2006）
　　　國立清華大學研發處副研發長（2000~2002）
　　　教育部科技顧問室顧問及領域召集人（2001~2006）
　　　財團法人自強工業科學基金會執行長（2003~2006）
　　　國立清華大學講座教授(2009~迄今)
目　錄
前　言i
第一章緒　論001
1.1能量與能源003
1.1.1能量及其形式003
1.1.2能源及其種類005
1.2能源與化工007
1.3能源化工現狀與前景010
第二章能量的相互轉化原理013
2.1熱力學基礎014
2.1.1能量守恆原理014
2.1.2能量轉化的限度019
2.1.3能量轉化的推動力023
2.2化學能029
2.2.1化學能的本質029
2.2.2化學能的釋放034
2.2.3化學能轉化的限度038
2.3熱能向化學能的轉化042
2.3.1化學熱管043
2.3.2化學熱泵045
2.4光能向化學能的轉化047
2.4.1概述047
2.4.2光合作用051
2.4.3生物質能052
2.5能的變換056
2.6有效能061
2.6.1有效能的概念及有效能的損耗061
2.6.2物理有效能與化學有效能069
2.6.3工業製程的有效能分析078
第三章太陽能083
3.1概述084
3.2太陽能熱利用084
3.2.1基本原理085
3.2.2太陽能熱利用系統089
3.3太陽能光電轉換技術093
3.3.1晶體矽太陽能電池095
3.3.2非晶矽太陽能電池108
3.3.3化合物半導體太陽能電池121
3.3.4奈米晶化學太陽能電池123
3.4太陽能化學能轉化技術129
3.4.1光合作用129
3.4.2光化學作用、光催化水解製氫133
3.4.3太陽能、高溫熱化學反應135
第四章生物質能源139
4.1概述140
4.1.1生物質140
4.1.2生物質能140
4.1.3生物質的組成與結構141
4.1.4生物質轉化利用技術145
4.2生物質氣化149
4.2.1生物質氣化及其特點149
4.2.2生物質氣化原理152
4.2.3生物質氣化製程方法154
4.2.4生物質氣化發電技術159
4.3生物質熱解技術162
4.3.1生物質熱解及其特點162
4.3.2生物質熱解原理163
4.3.3生物質熱解製程方法167
4.3.4生物質熱解產物及應用173
4.4生物質直接液化176
4.4.1生物質直接液化及其特點176
4.4.2生物質直接液化製程方法176
4.4.3生物質直接液化產物及應用184
4.5生物燃料乙醇186
4.5.1生物燃料乙醇及其特點186
4.5.2澱粉質原料製備生物燃料乙醇187
4.5.3乙醇發酵製程方法189
4.5.4纖維質原料製備生物燃料乙醇191
4.5.5生物燃料乙醇的應用196
4.6生物柴油197
4.6.1生物柴油及其特點197
4.6.2化學法轉酯化製備生物柴油199
4.6.3生物催化法生產生物柴油207
4.6.4超臨界法製備生物柴油210
4.6.5生物柴油的應用212
4.7沼氣技術215
4.7.1沼氣的成分和性質215
4.7.2沼氣發酵微生物學原理216
4.7.3大中型沼氣工程220
4.7.4沼氣發酵的綜合利用229
第五章風　能235
5.1風能資源236
5.1.1風能資源分佈的一般規律236
5.1.2風能資源的特性238
5.1.3中國風能資源240
5.2風能利用原理242
5.2.1風力機簡介242
5.2.2風力機工作原理242
5.3風力發電245
5.3.1關鍵設備及工作原理246
5.3.2離網風力發電253
5.3.3併網風力發電254
5.4風力發電設備中的材料255
5.4.1風力發電的葉片材料255
5.4.2風電設備的鑄件材料258
5.4.3風力發電機塔架的防腐材料259
5.4.4風力發電機塔架的質量要求260
第六章氫　能263
6.1氫的應用264
6.2氫的製取265
6.2.1天然氣製氫266
6.2.2煤製氫275
6.2.3水電解製氫276
6.2.4生物質製氫283
6.2.5太陽能製氫289
6.2.6核能製氫295
6.2.7等離子體化學法製氫297
6.3氫的儲存305
6.3.1高壓氣態儲氫305
6.3.2冷液化儲氫305
6.3.3金屬氫化物儲氫306
6.3.4碳質材料儲氫315
6.3.5金屬有機結構化合物儲氫320
6.3.6有機液體儲氫324
第七章燃料電池331
7.1概述332
7.2燃料電池的一般原理335
7.3質子交換膜燃料電池336
7.3.1PEMFC的工作原理與結構337
7.3.2PEMFC的質子交換膜339
7.3.3PEMFC的催化劑341
7.4直接甲醇燃料電池347
7.4.1DMFC工作原理和基本結構348
7.4.2DMFC的分類350
7.4.3DMFC的研究進展及存在問題352
7.4.4DMFC陽極催化劑的研究進展359
7.4.5DMFC陰極催化劑的研究進展361
7.4.6催化劑的主要製備方法365
7.4.7DMFC膜電極集合體（MEA）的研究進展366
7.4.8陰極水管理研究379
7.5微生物燃料電池380
7.5.1微生物燃料電池的定義與分類381
7.5.2MFC的特點386
7.5.3MFC的研究歷史387
7.5.4MFC的現有改進技術390
7.5.5MFC的發展趨勢391
7.5.6MFC的應用前景392
第八章其他新型能源407
8.1其他新型能源的概念與分類408
8.2地熱能409
8.2.1概述409
8.2.2地球的內部構造410
8.2.3地熱能的來源411
8.2.4地熱資源413
8.2.5地熱能的利用424
8.2.6地熱能利用的限制因素437
8.2.7中國地熱能發展現狀和發展趨勢439
8.3天然氣水合物（可燃冰）441
8.3.1可燃冰資源及其特點443
8.3.2國際上天然氣水合物的勘探和開發動態445
8.3.3中國的相關活動和資源量估計449
8.3.4可燃冰的開採技術現狀450
8.3.5天然氣水合物的研究現狀與利用趨勢451
8.4核能453
8.4.1概述453
8.4.2原子核子物理基礎454
8.4.3商用核電技術459
8.4.4核能的新紀元464
8.4.5未來的新型核能470
8.5海洋能476
8.5.1潮汐能及其開發利用477
8.5.2波浪能及其開發利用479
8.5.3海流能及其開發利用480
8.5.4海洋溫差能及其開發利用481
8.5.5海洋鹽度差能及其開發利用483