超常规能源技术

前言

第1章 绪论

1.1 导言

1.2 当前的能源研究现状与发展态势

1.3 超常规能源利用技术基本特征

1.4 超常规能源利用技术典型案例及其启示

1.5 超常规能源技术研究中的机遇与挑战

1.6 本书内容和框架

参考文献

第2章 驱动移动电子设备的人体能量捕捉方法

2.1 导言

2.2 移动电器能量供给问题

2.3 移动电子设备锐减的功率及能耗发展趋势

2.3.1 即时通信装置

2.3.2 娱乐工具

2.3.3 可穿戴式及可植入式医疗器械

2.3.4 微型嵌入式系统

2.3.5 集成多功能模块的个人数字助理

2.3.6 不同电池效能的评估

2.4 关于人体能量捕获

2.5 基于热电效应的能量捕获方法

2.5.1 基本原理

2.5.2 优化策略

2.6 机械力驱动方法

2.6.1 压电效应

2.6.2 介电弹性体

2.6.3 电磁感应

2.6.4 液态金属切割磁力线发电方法

2.7 位移驱动的发电机（惯性振动）

2.7.1 振动系统的能量捕捉特性

2.7.2 压电结构的振动特性

2.7.3 静电结构的振动特性

2.7.4 电磁感应的振动特性

2.7.5 磁致收缩的振动特性

2.8 典型能量捕捉装置的发电特性对比

2.9 人体能量利用问题分析

2.9.1 热量散失

2.9.2 关节旋转

2.9.3 身体重力加载

2.9.4 重心的垂直位移

2.9.5 组织及相应附属物的弹性变形

2.10 新型能量转化思路

2.10.1 微型风车

2.10.2 纳米线

2.10.3 电化学机械能转化

2.11 小结

参考文献

第3章 驱动下一代移动电子设备的太阳能技术

3.1 导言

3.2 移动电子设备太阳能驱动技术的兴起

3.3 适于可移动电器的太阳能电池原理及其局限

3.4 三代太阳能电池技术及其对比

3.4.1 第一代硅基太阳能电池

3.4.2 第二代薄膜太阳能电池

3.4.3 第三代太阳能电池

3.5 染料敏化电池

3.6 有机太阳能电池

3.6.1 异质体结太阳能电池

3.6.2 混合异质体结电池

3.6.3 双堆叠异质结结构

3.6.4 有机一无机杂化体系

3.6.5 光电化学材料

3.7 光伏材料的电特性

3.7.1 太阳能电池的能效电路

3.7.2 广义等效电路

3.7.3 参数识别

3.7.4 FV曲线拟合法

3.7.5 等效电路中的性能参数

3.7.6 不同类型光伏材料的等效电路

3.7.7 人工神经网络

3.8 基于控制方法的最大功率输出

3.8.1 最大功率点追踪输出策略

3.8.2 功率匹配方案

3.8.3 参数计算技巧

3.8.4 扰动观察法

3.8.5 基于电压的功率优化和基于电流的功率优化

3.8.6 增量电导技术

3.8.7 神经元网络和模糊逻辑控制方法及其查表法

3.9 能量储存方案

3.9.1 适于连接太阳能模块的便携式存储部件

3.9.2 便携媒介的充电策略

3.9.3 性能优异的锂离子电池

3.10 可用于便携电子设备的产业化太阳能电池

3.10.1 Konarka类型

3.10.2 Nanosolar类型

3.10.3 IMEC类型

3.10.4 材料及其效率因素

3.11 太阳能供电的移动电子总体架构

3.12 直接由太阳能元件供电的低功率电子器件

3.13 流行的便携充电设备

3.14 水到渠成的观念：来自不同学科和产业部门的共同贡献

参考文献

第4章 植入人体式微型医疗器械的供电方法

4.1 导言

4.2 植入式医疗器械概况

4.3 植入式医疗器械的分类

4.4 植入式医疗器械的特殊要求

4.5 植入式医疗器械锂电池供能技术

4.6 植入式医疗器械生物燃料电池供能技术

4.7 植入式医疗器械核电池供电技术

4.8 植入式医疗器械电磁转化供电方案

4.9 植入式医疗器械压电转化供电技术

4.10 利用体热的植入式器械热电供能技术

4.11 植入式医疗器械超声波供电技术

4.12 植入式医疗器械射频供电技术

4.13 植入式医疗器械光学供电技术

4.14 人体动能驱动的自维持型电磁感应供电技术

4.15 植入医疗器械的微创供电方法

4.16 小结

参考文献

第5章 生物质燃料电池与仿生能量利用技术

5.1 导言

5.2 常规的燃料电池技术

5.3 生物质燃料电池技术

5.4 与MEMS结合的微生物燃料电池

5.5 生物质产氢方式

5.6 利用光能产电的细菌电池

5.7 利用糖类产电的细菌电池

5.8 利用海洋微生物产电的技术

5.9 分解有机物作为能源的机器人

5.9.1 基于微生物燃料电池技术的吃肉的机器人

5.9.2 吃肉机器人的结构系统和设计

5.10 仿生型液压驱动技术

5.11 仿生型高电压产生技术

5.12 小结

参考文献

第6章 触发式能源技术

6.1 导言

6.2 触发式能源的提出

6.3 触发式能源的概念及基本特征

6.4 典型的基于自然事件的触发式能源利用方式

6.5 热电驱动的火灾预警模式

6.6 压电驱动的机器震动监测模式

6.7 电磁发电驱动的设备状态监测模式

6.8 风电驱动的风速测量

……

第7章 基于人体能量的家用电器供能方式

第8章 太阳能热直接发电技术

第9章 消除城市热岛效应的大尺度热管理技术

能源危机带给全球的是前所未有的挑战。为突破制约传统技术的瓶颈，必须超越原有的视野和思维框架来研究和利用能源。《超常规能源技术》提出并系统阐述了有别于传统能量转换与利用模式的超常规策略，深入剖析了用于驱动移动电子设备的太阳能及人体能量捕捉方法、植人人体的医疗器械供能技术、太阳能热直接发电技术、生物质燃料与仿生电池技术，以及大尺度城市热管理乃至触发式能源技术等新兴方向的基本问题，从微观到巨尺度问题均有涉及，特别指出了各主题上若干可供探索的途径和新方向。
《超常规能源技术》可供热科学、物理、电子、生物医学工程、机械、器件、材料、化工等领域的科研人员、工程师以及大专院校有关专业师生、研究生阅读参考。