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内容简介
第一部分 地球号太空船
第1章 能源挑战
1.1 我们的地球号太空船
1.2 不平等世界中的不可持续增长
1.2.1 人口增长与承载能力
1.2.2 经济增长与生态恶化
1.2.3 不平衡性
1.3 能源和气候危机
1.4 应对挑战
1.5 无法回避的问题
第2章 概念和误解
2.1 能量的定义
2.2 基本定律
2.3 一次能源转化为可用能源
2.4 消耗能量以获取能源：EROI
2.5 内能
2.6 能量单位与转换
2.7 巨大的能量和电力需求
2.8 一些能量关键参数
2.9 能源普及与能源文盲
2.10 关键数字；唤醒能源意识的算盘
第3章 能源的历史
3.1 简史
3.2 畜力
3.3 人类奴隶和能源奴隶
3.4 水车和风车
3.5 从木柴到煤炭
3.6 蒸汽机
3.7 机动车
3.8 飞机
3.8.1 传统发动机
3.8.2 喷气式引擎
3.9 电力
3.9.1 早期发展
3.9.2 信息和通信技术
第二部分 化石燃料
第4章 石油
4.1 什么是石油
4.2 石油的历史、勘探、开采和产量
4.2.1 历史
4.2.2 勘探
4.2.3 开采
4.2.4 产量
4.3 石油运输
4.3.1 管线运输
4.3.2 油轮运输
4.4 石油提炼
4.5 石油储存
4.6 非常规石油
4.7 石油化工产品
4.8 石油燃料
4.8.1 世界版图
4.8.2 美国及其他发达国家
4.8.3 中国和印度
4.9 美国对石油的依赖
4.10 石油价格
4.11 石油峰值和储备
4.11.1 非可再生资源
4.11.2 石油储量
4.11.3 石油峰值
第5章 天然气
5.1 什么是天然气天然气来自何处
5.2 天然气性质和定义
5.3 天然气开发简史
5.4 天然气的生产、使用和储存
5.5 液化天然气
5.6 天然气加工
5.7 运输、储存和分配
5.7.1 运输
5.7.2 储存
5.7.3 配送
5.8 天然气用户：能源和原料
5.8.1 能源应用
5.8.2 天然气作原料
5.9 非常规天然气
第6章 煤炭
6.1 煤炭是什么
6.2 煤炭开采
6.3 煤炭的运输与工业应用
6.4 煤炭气化
6.5 煤炭的生产、消费和储存
6.6 碳捕获和碳封存
6.7 整体煤气化联合循环技术
第7章 化石遗产
7.1 能源的阴暗面
7.1.1 不平等性和外部成本
7.1.2 货币化成本
7.1.3 间接影响
7.2 矿物燃料燃烧对碳循环的改变
7.2.1 碳的储存与流动
7.2.2 CO2浓度的测量
7.2.3 温室效应
7.3 人为因素导致的气候变化
7.3.1 人类对气候变化的认识过程
7.3.2 冰川消融
7.3.3 洋流干扰
7.3.4 海洋酸化
7.3.5 冻土融化
7.3.6 气候变化对生态系统的影响
7.4 空气污染与全球变暖
7.4.1 烟尘和雾霾
7.4.2 气溶胶与黑碳
7.4.3 臭氧、臭氧层耗蚀物质和N2O
7.4.4 复杂的状况
7.5 应对之策
7.6 限制CO2
7.6.1 监管、限制温室气体排放
7.6.2 CO2浓度和温度
7.7 空气污染和人类健康
7.7.1 复杂的大气成分
7.7.2 NOx
7.7.3 臭氧
7.7.4 悬浮颗粒物
7.7.5 一氧化碳
7.7.6 二氧化硫和酸雨
7.7.7 重金属
7.8 陆地和水质的退化
7.8.1 原油泄漏
7.8.2 燃煤残渣
7.9 然后又能怎样
第三部分 核能
第8章 核能
8.1 核裂变与核聚变
8.1.1 放射性、质量和能量
8.1.2 物质的结构
8.1.3 核裂变
8.1.4 链式核裂变反应
8.1.5 核聚变
8.2 核裂变的能量
8.2.1 过去和现在
8.2.2 核燃料
8.2.3 铀资源供给
8.2.4 核反应技术
8.2.5 成本和建设工期
8.2.6 核扩散
8.2.7 安全与防护
8.2.8 核废料的处置
8.2.9 退役和拆除
8.2.10 其他限制因素
8.2.11 愿景
8.2.12 核工业复兴
8.3 核聚变民用化
8.3.1 难点
8.3.2 磁约束方法
8.3 3 惯性约束方法
8.3.4 一厢情愿
第四部分 可再生能源
第9章 太阳能基础
9.1 太阳光的起源
9.2 太阳辐射和衰减
9.3 储量、分布、重要性
9.4 太阳能的缺陷：分散性和间歇性
9.5 太阳能的转化：热、燃料和电
第10章 太阳能光热和光电利用
10.1 被动式太阳能建筑
10.2 转换：分布式太阳能技术
10.2.1 太阳能热水器
10.2.1.1 集热器
10.2.1.2 水管理
10.2.1.3 日照量
10.2.2 太阳能热水器的发展现状和趋势
10.2.3 地能系统
10.2.4 太阳能热电技术
10.3 太阳能光热转换：太阳能流的聚集
10.3.1 聚光式太阳能光热发电技术
10.3.2 槽式抛物面太阳能热发电系统
10.3.3 塔式太阳能热发电系统
10.3.4 碟式斯特林太阳能热发电系统
10.3.5 太阳能塔热气流发电系统
10.3.6 太阳能光热发电系统的成本和碳足迹
10.3.7 太阳能热化学转换
10.4 光伏起源和发展
10.5 无机光伏材料：关键原理
10.6 硅太阳能电池
10.6.1 多晶硅和单晶硅太阳能电池的加工
10.6.2 材料要求、循环寿命、成本
10.6.3 非晶硅薄膜太阳能电池
10.7 薄膜太阳能电池
10.8 有机太阳能电池
10.9 太阳能聚光光伏发电及其他前沿技术
10.10 光伏产业：全球化布局和市场发展趋势
10.11 太阳能：可再生、易获取
第11章 太阳能燃料
11.1 引言
11.2 天然的光合作用
11.2.1 一个复杂的过程
11.2.2 天然捕光系统
11.2.3 天然的反应中心
11.2.4 光合效率
11.3 生物质和生物燃料
11.3.1 生物质
11.3.2 生物燃料
11.3.3 第二代生物燃料
11.3.4 生物燃料的前景
11.4 未来交通运输业的燃料选择
11.5 人工光合作用
11.5.1 太阳能的需求
11.5.2 选择正确的光反应形式
11.5.3 选择正确的化学基底
11.5.4 人工光合系统的组成
11.5.5 人工光捕获系统与反应中心的结合
11.5.6 多电子氧化还原反应所存在的问题
11.5.7 半导体催化光解水反应
11.6 染料敏化太阳能电池
11.7 太阳能燃料所遇到的挑战
第12章 其他可再生能源
12.1 水电能源
12.1.1 水电的起源
12 1.2 发展潜力和实际应用状况
12.1.3 优势、劣势和环境影响
12.1.4 水电的未来
12.2 风能
12.2.1 发展史概述
12.2.2 风电技术
12.2.3 风电的巨大发展潜力
12.2.4 发展现状和未来趋势
12.2.5 环境影响
12.2.6 风电成本
12.3 海洋能
12.3.1 潮汐能
12.3.2 波浪能
12.3.3 海洋热能
12.4 地热能
12.4.1 地热资源
12.4.2 地热发电
12.4.3 地热直接应用
12.4.4 优势、劣势、展望
12.4.5 下一步：深入挖掘
第五部分 能源载体
第13章 电能
13.1 基本概念
13.2 照明
13.3 传统发电技术
13.3.1 需求与供给
13.3.2 基于矿物燃料火力发电站
13.3.2.1 煤炭火力发电站
13.3.2.2 石油或天然气火力发电站
13.3.3 水电站
13.3.4 核电站
13.3.5 其他能源的贡献
13.4 传统电网
13.5 可再生能源发电
13.5.1 间歇性和波动性
13.5.2 风力发电
13.5.3 太阳能发电
13.6 电能储存
13.6.1 储能的意义
13.6.2 抽水蓄能系统
13.6.3 压缩空气蓄能系统
13.6.4 飞轮储能系统
13.6.5 超导磁储能系统
13.6.6 静电能储存（电容器）
13.6.7 电池
13.6.7.1 电池要求
13.6.7.2 电池种类
13.6.8 电解水制氢
13.7 插电式交通工具
13 7.1 混合动力汽车和纯电动汽车
13.7.2 基础设施
13.8 智能电网
13.9 走向电驱动时代
第14章 氢
14.1 引言
14.2 性质与工业应用
14.3 氢气作为能量载体：一项艰巨的任务
14.4 制取氢气的方法
14.4.1 “清洁煤”技术
14.4.2 生物质
14.4.3 水解
14.4.3.1 基本概念
14.4.3.2 水力发电
14.4.3.3 风力发电
14.4.3.4 太阳能光伏发电
14.4.3.5 聚光光热发电
14.4.4 光致水分解制氢
14.4.5 核能发电
14.5 氢储存
14.5.1 一个难题
14.5.2 液态氢
14.5.3 压缩氢气
14.5.4 金属氢化物
14.5.5 其他体系
14.6 氢的运输和配送
14.6.1 集中输送
14.6.2 分散配送
14.7 氢燃料终端应用
14.7.1 燃料电池：基本概念
14.7.2 质子交换膜燃料电池
14.7.3 其他形式的氢燃料电池
14.7.4 甲醇重整制氢燃料电池
14.7.5 直接甲醇燃料电池
14.8 氢动力汽车
14.9 面向氢经济
第六部分 展望可持续发展的未来
第15章 前方的挑战
15.1 对于地球状况的反思
15.2 能源需求与供给
15.3 能源与生活质量
15.3.1 聚焦错觉
15.3.2 能源、肥胖与不平等
15.4 拯救气候
15.5 淘汰矿物燃料
15.6 规避核能
15.7 生态可持续性
15.7.1 自然资源
15.7.2 学会知足
15.8 为何要发展可再生能源
15.9 结论
附录 你知道吗？
参考文献
索引
