可持续世界的能源

第一部分地球号太空船第1章能源挑战/21.1我们的地球号太空船/21.2不平等世界中的不可持续增长/41.2.1人口增长与承载能力/41.2.2经济增长与生态恶化/41.2.3不平衡性/51.3能源和气候危机/61.4应对挑战/61.5无法回避的问题/7第2章概念和误解/92.1能量的定义/92.2基本定律/102.3一次能源转化为可用能源/102.4消耗能量以获取能源：EROI/112.5内能/122.6能量单位与转换/132.7巨大的能量和电力需求/142.8一些能量关键参数/152.9能源普及与能源文盲/162.10关键数字：唤醒能源意识的算盘/17第3章能源的历史/213.1简史/213.2畜力/223.3人类奴隶和能源奴隶/233.4水车和风车/243.5从木柴到煤炭/253.6蒸汽机/263.7机动车/273.8飞机/273.8.1传统发动机/273.8.2喷气式引擎/283.9电力/293.9.1早期发展/293.9.2信息和通信技术/29第二部分化石燃料第4章石油/344.1什么是石油/344.2石油的历史、勘探、开采和产量/354.2.1历史/354.2.2勘探/354.2.3开采/364.2.4产量/374.3石油运输/394.3.1管线运输/394.3.2油轮运输/404.4石油提炼/414.5石油储存/424.6非常规石油/424.7石油化工产品/444.8石油燃料/454.8.1世界版图/454.8.2美国及其他发达国家/464.8.3中国和印度/464.9美国对石油的依赖/474.10石油价格/514.11石油峰值和储备/524.11.1非可再生资源/524.11.2石油储量/534.11.3石油峰值/53第5章天然气/565.1什么是天然气，天然气来自何处/565.2天然气性质和定义/565.3天然气开发简史/575.4天然气的生产、使用和储存/585.5液化天然气/605.6天然气加工/615.7运输、储存和分配/625.7.1运输/625.7.2储存/645.7.3配送/645.8天然气用户：能源和原料/645.8.1能源应用/645.8.2天然气作原料/655.9非常规天然气/67第6章煤炭/696.1煤炭是什么/696.2煤炭开采/706.3煤炭的运输与工业应用/716.4煤炭气化/716.5煤炭的生产、消费和储存/726.6碳捕获和碳封存/736.7整体煤气化联合循环技术/76第7章化石遗产/787.1能源的阴暗面/787.1.1不平等性和外部成本/787.1.2货币化成本/787.1.3间接影响/797.2矿物燃料燃烧对碳循环的改变/797.2.1碳的储存与流动/797.2.2CO2浓度的测量/807.2.3温室效应/817.3人为因素导致的气候变化/827.3.1人类对气候变化的认识过程/827.3.2冰川消融/837.3.3洋流干扰/837.3.4海洋酸化/847.3.5冻土融化/857.3.6气候变化对生态系统的影响/857.4空气污染与全球变暖/867.4.1烟尘和雾霾/867.4.2气溶胶与黑碳/867.4.3臭氧、臭氧层耗蚀物质和N2O/877.4.4复杂的状况/877.5应对之策/877.6限制CO2/897.6.1监管、限制温室气体排放/897.6.2CO2浓度和温度/917.7空气污染和人类健康/927.7.1复杂的大气成分/927.7.2NOx/927.7.3臭氧/937.7.4悬浮颗粒物/937.7.5一氧化碳/947.7.6二氧化硫和酸雨/947.7.7重金属/957.8陆地和水质的退化/957.8.1原油泄漏/967.8.2燃煤残渣/977.9然后又能怎样/98第三部分核能第8章核能/1008.1核裂变与核聚变/1008.1.1放射性、质量和能量/1008.1.2物质的结构/1018.1.3核裂变/1028.1.4链式核裂变反应/1038.1.5核聚变/1038.2核裂变的能量/1048.2.1过去和现在/1048.2.2核燃料/1058.2.3铀资源供给/1068.2.4核反应技术/1088.2.5成本和建设工期/1098.2.6核扩散/1108.2.7安全与防护/1118.2.8核废料的处置/1128.2.9退役和拆除/1138.2.10其他限制因素/1148.2.11愿景/1158.2.12核工业复兴/1168.3核聚变民用化/1188.3.1难点/1188.3.2磁约束方法/1188.3.3惯性约束方法/1198.3.4一厢情愿/119第四部分可再生能源第9章太阳能基础/1249.1太阳光的起源/1249.2太阳辐射和衰减/1269.3储量、分布、重要性/1279.4太阳能的缺陷：分散性和间歇性/1289.5太阳能的转化：热、燃料和电/129第10章太阳能光热和光电利用/13110.1被动式太阳能建筑/13110.2转换：分布式太阳能技术/13210.2.1太阳能热水器/13210.2.1.1集热器/13210.2.1.2水管理/13310.2.1.3日照量/13310.2.2太阳能热水器的发展现状和趋势/13310.2.3地能系统/13510.2.4太阳能热电技术/13610.3太阳能光热转换：太阳能流的聚集/13810.3.1聚光式太阳能光热发电技术/13810.3.2槽式抛物面太阳能热发电系统/13910.3.3塔式太阳能热发电系统/14010.3.4碟式斯特林太阳能热发电系统/14110.3.5太阳能塔热气流发电系统/14210.3.6太阳能光热发电系统的成本和碳足迹/14310.3.7太阳能热化学转换/14310.4光伏起源和发展/14510.5无机光伏材料：关键原理/14610.6硅太阳能电池/14810.6.1多晶硅和单晶硅太阳能电池的加工/14810.6.2材料要求、循环寿命、成本/14910.6.3非晶硅薄膜太阳能电池/15010.7薄膜太阳能电池/15010.8有机太阳能电池/15210.9太阳能聚光光伏发电及其他前沿技术/15410.10光伏产业：全球化布局和市场发展趋势/15510.11太阳能：可再生、易获取/156第11章太阳能燃料/15811.1引言/15811.2天然的光合作用/15811.2.1一个复杂的过程/15811.2.2天然捕光系统/15911.2.3天然的反应中心/16011.2.4光合效率/16211.3生物质和生物燃料/16211.3.1生物质/16211.3.2生物燃料/16311.3.3第二代生物燃料/16611.3.4生物燃料的前景/16711.4未来交通运输业的燃料选择/16711.5人工光合作用/16811.5.1太阳能的需求/16811.5.2选择正确的光反应形式/17011.5.3选择正确的化学基底/17111.5.4人工光合系统的组成/17211.5.5人工光捕获系统与反应中心的结合/17311.5.6多电子氧化还原反应所存在的问题/17411.5.7半导体催化光解水反应/17511.6染料敏化太阳能电池/17611.7太阳能燃料所遇到的挑战/177第12章其他可再生能源/17912.1水电能源/17912.1.1水电的起源/17912.1.2发展潜力和实际应用状况/18012.1.3优势、劣势和环境影响/18112.1.4水电的未来/18112.2风能/18212.2.1发展史概述/18212.2.2风电技术/18212.2.3风电的巨大发展潜力/18412.2.4发展现状和未来趋势/18512.2.5环境影响/18712.2.6风电成本/18812.3海洋能/18812.3.1潮汐能/18812.3.2波浪能/19012.3.3海洋热能/19112.4地热能/19112.4.1地热资源/19112.4.2地热发电/19212.4.3地热直接应用/19312.4.4优势、劣势、展望/19312.4.5下一步：深入挖掘/194第五部分能源载体第13章电能/19613.1基本概念/19613.2照明/19813.3传统发电技术/19913.3.1需求与供给/19913.3.2基于矿物燃料火力发电站/20113.3.2.1煤炭火力发电站/20113.3.2.2石油或天然气火力发电站/20113.3.3水电站/20213.3.4核电站/20313.3.5其他能源的贡献/20313.4传统电网/20313.5可再生能源发电/20513.5.1间歇性和波动性/20513.5.2风力发电/20613.5.3太阳能发电/20613.6电能储存/20713.6.1储能的意义/20713.6.2抽水蓄能系统/20813.6.3压缩空气蓄能系统/20813.6.4飞轮储能系统/20813.6.5超导磁储能系统/20913.6.6静电能储存（电容器）/21013.6.7电池/21013.6.7.1电池要求/21013.6.7.2电池种类/21013.6.8电解水制氢/21213.7插电式交通工具/21313.7.1混合动力汽车和纯电动汽车/21313.7.2基础设施/21413.8智能电网/21413.9走向电驱动时代/215第14章氢/21714.1引言/21714.2性质与工业应用/21814.3氢气作为能量载体：一项艰巨的任务/21914.4制取氢气的方法/21914.4.1“清洁煤”技术/21914.4.2生物质/22014.4.3水解/22014.4.3.1基本概念/22014.4.3.2水力发电/22114.4.3.3风力发电/22114.4.3.4太阳能光伏发电/22214.4.3.5聚光光热发电/22214.4.4光致水分解制氢/22214.4.5核能发电/22214.5氢储存/22314.5.1一个难题/22314.5.2液态氢/22414.5.3压缩氢气/22414.5.4金属氢化物/22414.5.5其他体系/22514.6氢的运输和配送/22514.6.1集中输送/22614.6.2分散配送/22614.7氢燃料终端应用/22714.7.1燃料电池：基本概念/22714.7.2质子交换膜燃料电池/22814.7.3其他形式的氢燃料电池/22814.7.4甲醇重整制氢燃料电池/22914.7.5直接甲醇燃料电池/23014.8氢动力汽车/23114.9面向氢经济/232第六部分展望可持续发展的未来第15章前方的挑战/23615.1对于地球状况的反思/23615.2能源需求与供给/23715.3能源与生活质量/23715.3.1聚焦错觉/23715.3.2能源、肥胖与不平等/23815.4拯救气候/23915.5淘汰矿物燃料/23915.6规避核能/23915.7生态可持续性/24015.7.1自然资源/24015.7.2学会知足/24115.8为何要发展可再生能源/24215.9结论/243附录你知道吗？/245参考文献/251索引/283

本书由国际著名能源化学专家所著，以最新的和详细分类的信息来源，帮助那些为能源和气候危机寻求出路，为化石燃料时代产生的问题和差距找寻答案的科学家、学生和老师们提供一个很好的指引。本书在综合考虑环境、经济和社会因素的影响下，从广阔的科学视角调研了能源问题。书中阐明了一些基本概念，提供了能源发展的历史概要，评估了目前基于化石燃料的不可持续发展的能源体系，列出了目前和今后能源的可能选择，给出了一个关于核能、太阳能光伏光热、太阳能燃料、风能发电、海洋能源及其他可再生能源的全面概述，强调了日益增长的电力的重要性和基于氢的长远经济前景。本书可作为从事能源、化学、化工、材料、动力、环境等专业人员的学习和参考用书。