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第1章 绪论1

1.1导言1

1.2当前的能源研究现状与发展态势1

1.3超常规能源利用技术基本特征2

1.4超常规能源利用技术典型案例及其启示4

1.5超常规能源技术研究中的机遇与挑战8

1.6本书内容和框架9

参考文献10

第2章 驱动移动电子设备的人体能量捕捉方法11

2.1导言11

2.2移动电器能量供给问题11

2.3移动电子设备锐减的功率及能耗发展趋势12

2.3.1即时通信装置13

2.3.2娱乐工具13

2.3.3可穿戴式及可植入式医疗器械13

2.3.4微型嵌入式系统13

2.3.5集成多功能模块的个人数字助理14

2.3.6不同电池效能的评估14

2.4关于人体能量捕获15

2.5基于热电效应的能量捕获方法16

2.5.1基本原理16

2.5.2优化策略16

2.6机械力驱动方法17

2.6.1压电效应18

2.6.2介电弹性体19

2.6.3电磁感应20

2.6.4液态金属切割磁力线发电方法20

2.7位移驱动的发电机（惯性振动）23

2.7.1振动系统的能量捕捉特性23

2.7.2压电结构的振动特性24

2.7.3静电结构的振动特性25

2.7.4电磁感应的振动特性27

2.7.5磁致收缩的振动特性28

2.8典型能量捕捉装置的发电特性对比29

2.9人体能量利用问题分析30

2.9.1热量散失31

2.9.2关节旋转32

2.9.3身体重力加载32

2.9.4重心的垂直位移34

2.9.5组织及相应附属物的弹性变形34

2.10新型能量转化思路36

2.10.1微型风车36

2.10.2纳米线36

2.10.3电化学机械能转化37

2.11小结37

参考文献38

第3章 驱动下一代移动电子设备的太阳能技术47

3.1导言47

3.2移动电子设备太阳能驱动技术的兴起47

3.3适于可移动电器的太阳能电池原理及其局限49

3.4三代太阳能电池技术及其对比51

3.4.1第一代硅基太阳能电池52

3.4.2第二代薄膜太阳能电池53

3.4.3第三代太阳能电池53

3.5染料敏化电池55

3.6有机太阳能电池56

3.6.1异质体结太阳能电池57

3.6.2混合异质体结电池57

3.6.3双堆叠异质结结构57

3.6.4有机-无机杂化体系57

3.6.5光电化学材料58

3.7光伏材料的电特性58

3.7.1太阳能电池的能效电路58

3.7.2广义等效电路58

3.7.3参数识别60

3.7.4 IV曲线拟合法61

3.7.5等效电路中的性能参数63

3.7.6不同类型光伏材料的等效电路64

3.7.7人工神经网络64

3.8基于控制方法的最大功率输出65

3.8.1最大功率点追踪输出策略65

3.8.2功率匹配方案66

3.8.3参数计算技巧66

3.8.4扰动观察法67

3.8.5基于电压的功率优化和基于电流的功率优化68

3.8.6增量电导技术68

3.8.7神经元网络和模糊逻辑控制方法及其查表法70

3.9能量储存方案71

3.9.1适于连接太阳能模块的便携式存储部件71

3.9.2便携媒介的充电策略72

3.9.3性能优异的锂离子电池73

3.10可用于便携电子设备的产业化太阳能电池76

3.10.1 Konarka类型76

3.10.2 Nanosolar类型77

3.10.3 IMEC类型78

3.10.4材料及其效率因素79

3.11太阳能供电的移动电子总体架构81

3.12直接由太阳能元件供电的低功率电子器件81

3.13流行的便携充电设备83

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84

参考文献85

第4章 植入人体式微型医疗器械的供电方法96

4.1导言96

4.2植入式医疗器械概况96

4.3植入式医疗器械的分类97

4.4植入式医疗器械的特殊要求99

4.5植入式医疗器械锂电池供能技术100

4.6植入式医疗器械生物燃料电池供能技术101

4.7植入式医疗器械核电池供电技术103

4.8植入式医疗器械电磁转化供电方案105

4.9植入式医疗器械压电转化供电技术106

4.10利用体热的植入式器械热电供能技术108

4.11植入式医疗器械超声波供电技术112

4.12植入式医疗器械射频供电技术113

4.13植入式医疗器械光学供电技术114

4.14人体动能驱动的自维持型电磁感应供电技术115

4.15植入医疗器械的微创供电方法119

4.16小结120

参考文献121

第5章 生物质燃料电池与仿生能量利用技术124

5.1导言124

5.2常规的燃料电池技术124

5.3生物质燃料电池技术125

5.4与MEMS结合的微生物燃料电池127

5.5生物质产氢方式128

5.6利用光能产电的细菌电池130

5.7利用糖类产电的细菌电池132

5.8利用海洋微生物产电的技术132

5.9分解有机物作为能源的机器人134

5.9.1基于微生物燃料电池技术的吃肉的机器人134

5.9.2吃肉机器人的结构系统和设计135

5.10仿生型液压驱动技术137

5.11仿生型高电压产生技术138

5.12小结140

参考文献140

第6章 触发式能源技术143

6.1导言143

6.2触发式能源的提出143

6.3触发式能源的概念及基本特征144

6.4典型的基于自然事件的触发式能源利用方式146

6.5热电驱动的火灾预警模式146

6.6压电驱动的机器震动监测模式148

6.7电磁发电驱动的设备状态监测模式149

6.8风电驱动的风速测量150

6.9热电驱动的液态金属芯片散热系统151

6.10关于基于人体事件的触发式能源利用方式151

6.11人体压电驱动的远程控制器152

6.12人体热电驱动的低功耗医疗设备153

6.13触发式能源利用的关键科学技术问题154

6.14小结156

参考文献156

第7章 基于人体能量的家用电器供能方法159

7.1导言159

7.2人体能量驱动家用电器的现实意义159

7.3正在兴起的人体能量利用技术160

7.4人工驱动的超级电容充电型LED家用照明系统161

7.5人工驱动家用LED照明系统的性价比问题166

7.6人体能量驱动家用电器问题中的挑战与机遇167

7.7小结168

参考文献168

第8章 太阳能热直接发电技术170

8.1导言170

8.2关于太阳能热直接发电技术170

8.3热电转换技术171

8.4热离子电转换技术172

8.5磁流体热发电技术174

8.6碱金属热电转换技术175

8.7太阳能热电发电技术176

8.8太阳能热离子发电技术181

8.9太阳能磁流体和碱金属热电发电技术185

8.10太阳能级联发电系统技术188

8.11发展前景展望189

8.12小结190

参考文献191

第9章 消除城市热岛效应的大尺度热管理技术195

9.1导言195

9.2城市热岛和建筑能耗现状195

9.3城市冷却系统的概念及基本特征197

9.4关于区域性城市冷却系统198

9.5大规模削弱太阳辐射的城市冷却方案198

9.5.1“轨道太空镜”计划198

9.5.2城市“变色”计划200

9.6利用宏观对流传热的城市降温方案201

9.6.1市区“穿堂风”计划201

9.6.2合理利用海水的城市“冲凉”方案203

9.7大规模提高地表蒸发率的城市降温方案204

9.8利用海水调节温度的水下生态及居住方案206

9.9区域性城市冷却系统的发展策略207

9.10大尺度城市热管理中的关键问题和难点208

9.10.1城市热环境和城市舒适性的定量描述208

9.10.2宏观大尺度热管理理论的建立208

9.10.3大尺度城市热管理实验平台的搭建209

9.10.4城市地理气象数据库的建立209

9.10.5各种城市热调节技术研究209

9.10.6大尺度城市热管理效果评价模型的建立209

9.11小结209

参考文献210