close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Физикохимия процессов энергоконверсии

код для вставки
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВПО «ВГУ»)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
физической химии
_______/ Введенский А.В.
29.08.2014
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
М2.В.ДВ.3.1 Физико-химия процессов энергоконверсии
1. Шифр и наименование направления подготовки: 020100 - Химия
2. Профиль подготовки/специализации: Электрохимия
3. Квалификация (степень) выпускника: 68 магистр
4. Форма образования: очная
5. Кафедра, отвечающая за реализацию дисциплины: физической химии
6. Составители программы: Козадеров Олег Александрович, к.х.н., доцент
7. Рекомендована: научно - методическим Советом химического факультета от
29.08.2014 протокол № 6
8. Учебный год: 2014 / 2015
Семестр: 3
9. Цели и задачи учебной дисциплины:
Цели дисциплины: ознакомиться с физикохимическими основами процессов
преобразования энергии.
В задачи курса входит: дать основы работы современных источников энергии,
преобразования и аккумулирования различных видов энергии.
10. Место учебной дисциплины в структуре ООП:
профессиональный цикл, вариативная часть. При освоении данного курса
обучающийся должен владеть основами теории фундаментальных разделов
химии; способностью применять основные законы химии при обсуждении
полученных результатов, иметь навыки самостоятельной обработки результатов
измерений, необходимые для установления природы явления и определения его
количественных характеристик.
11. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины:
а) общекультурные (ОК):
умение принимать нестандартные решения (ОК-2);
понимание принципов работы при проведении научных исследований (ОК-6).
б) профессиональные (ПК):
владение теорией и навыками практической работы в избранной области химии (в
соответствии с темой магистерской диссертации) (ПК-3);
умение анализировать научную литературу по теме и самостоятельно составлять план
исследования (ПК-4);
обладание способностью использовать полученные теоретические знания для решения
различных практических задач; анализировать полученные результаты, делать
необходимые выводы и формулировать предложения (ПК-5);
опыт участия в научных дискуссиях (ПК-6);
12. Структура и содержание учебной дисциплины:
12.1 Объем дисциплины в зачетных единицах/часах в соответствии с
учебным планом — 2/72.
12.2 Виды учебной работы:
Трудоемкость (часы)
По семестрам
Всего
В том
числе в
интерактив
ной форме
Аудиторные занятия
18
-
18
лекции
практические
лабораторные
Самостоятельная работа
Итого:
Зачет
18
54
72
-
18
54
72
+
Вид учебной работы
в том числе:
III
-
-
12.3. Содержание разделов дисциплины:
№
п/п
1
Наименование раздела
дисциплины
Теоретические основы
электрохимического
преобразования энергии
2
Гальванические элементы
3
Аккумуляторы
Содержание раздела дисциплины
Принципы прямого преобразования энергии химических
реакций в электрическую энергию в химических источниках
тока. Основные типы химических источников тока (ХИТ):
первичные (гальванические) элементы, аккумуляторы,
топливные элементы. Принципы конструирования ХИТ.
Электроды и электролиты ХИТ. Электролиты ХИТ (водные,
неводные,
твердые,
расплавленные).
Мембраны.
Термодинамика
ХИТ.
Электродный
потенциал.
Максимальное напряжение. Напряжение разомкнутой цепи.
Рабочее напряжение. Поляризация в ХИТ (омическая,
электрохимическая, концентрационная). Вольтамперная
характеристика ХИТ.
Первичные солевые и щелочные источники тока.
Электрохимические и другие физико-химические процессы.
Марганцево-цинковый солевой элемент. Марганцевоцинковый
элемент
с
щелочным
электролитом.
Гальванические элементы с цинковым анодом. Литиевые
гальванические элементы с твердым и жидким катодом.
Резервные ХИТ. Металл-воздушные электрохимические
технологии. Электрохимические процессы. Цинк-воздушные
элементы с щелочным электролитом. Алюминий-воздушные
элементы с солевым и щелочным электролитом. Магнийвоздушный элементы с солевым электролитом. Литийвоздушная технология.
Свинцово-кислотный
аккумулятор.
Термодинамика
электрохимических
процессов.
Побочные
процессы.
Поляризация. Компоненты аккумулятора. Особенности
обслуживания. Переработка аккумуляторного лома.
Никель-металлгидридные аккумуляторы.
4
Электрохимические
суперконденсаторы
5
Водородная энергетика.
Топливные элементы
Электрохимические процессы. Перезаряд и глубокий
разряд. Термодинамика гидрида металла на аноде. Кривые
заряда/разряда. Особенности твердофазных процессов на
катоде. Электролит.
Литий-ионные аккумуляторы. Электрохимические процессы.
Интеркаляция. Активные материалы анода и катода.
Вольтамперные характеристики. Особенности заряда и
разряда.
Аккумуляторы для крупномасштабного хранения энергии.
Жидкометаллические аккумуляторы. Система натрий-сера.
Электрохимические процессы. Проточные аккумуляторы.
Ванадиевые редокс-батареи. Электрохимические процессы.
Электроды. Ионообменные мембраны. Электролит.
Принцип действия электрического конденсатора. Емкость.
Электрохимические конденсаторы (ионисторы). Идеальные
ионисторы. Гибридные ионисторы. Псевдоконденсаторы.
Двойнослойные
суперконденсаторы
и
аккумуляторы:
сравнение.
Производство водорода. Риформинг. Паровая конверсия.
Частичное
окисление.
Автотермический
риформинг.
Газификация. Анаэробное разложение. Электролиз воды.
Термодинамика
и
кинетика.
Щелочной
электролиз
мембранный электролиз.
Сжатие, очистка и хранение водорода. Электролиз воды под
давлением.
Электрохимическое
сжатие
водорода.
Электрохимическая экстракция водорода. Очистка водорода
от окиси углерода. Хранение водорода в форме гидридов.
Фотоэлектрохимический способ получения водорода.
Преобразование солнечной энергии в электроэнергию.
Фотохимическое и фотоэлектрохимическое преобразование
солнечной энергии. Процессы в полупроводниковых
фотоэлектрохимических
элементах.
Фотоэлектролиз.
Энергоконверсия в биокаталитических системах.
Термодинамика и кинетика топливных элементов (ТЭ).
Принципы работы ТЭ. Преимущества и недостатки.
напряжение
топливного
элемента.
Активационное
перенапряжение. Омические потери. Концентрационная
поляризация. Вольтамперная характеристика.
Твердополимерные
топливные
элементы.
Электрохимические процессы. Электрокатализ. Электроды.
Мембрана. Производительность.
Топливные элементы прямого окисления жидкого топлива.
Метанольный
топливный
элемент.
Особенности
электроокисления метанола. Мембранный электродный
узел. Поляризационная кривая.
Твердооксидные топливные элементы. Электрохимические
реакции.
Твердые
электролиты.
Механизмы
электропроводности.Электроды. Производительность.
Расплавные
карбонатные
топливные
элементы.
Электрохимические процессы. Материалы анода и катода.
Электролит. Металлокерамическая матрица. Расплавы.
Вольтамперная
характеристика.
Преимущества
и
недостатки.
Классические и нестандартные топливные элементы.
Фосфорно-кислотные топливные элементы. Щелочные
топливные элементы. Биологические топливные элементы.
Безмембранные топливные элементы. Однокамерные
твердооксидные
топливные
элементы.
Бескамерные
твердооксидные топливные элементы. Твердооксидные
топливные элементы с жидким оловянным анодом.
12.4 Междисциплинарные связи с другими дисциплинами:
1
Наименование дисциплин учебного плана, с которым
организована взаимосвязь дисциплины рабочей
программы
М2.Б.1.4 Актуальные задачи физической химии
№ № разделов дисциплины
рабочей программы, связанных
с указанными дисциплинами
1-3,5
2
М2.В.ОД.2 Физико-химия процессов фазообразования
3,5
№
п/п
3
4
М2.В.ДВ.1.1 Фотоэлектрохимия
5
М2.В.ДВ.2.1 Массоперенос в конденсированных средах
1,5
12.5. Разделы дисциплины и виды занятий:
Виды занятий (часов)
№
п/
п
1
2
3
4
5
Наименование раздела
дисциплины
Теоретические основы
электрохимического
преобразования энергии
Гальванические элементы
Физикохимия процессов
аккумулирования энергиии
Электрохимические
суперконденсаторы
Электрохимическая энергетика
Итого:
Лекции
Практические
Лабораторные
Самостоятельная
работа
Всего
2
0
0
6
8
2
0
0
6
8
4
0
0
12
16
2
0
0
6
8
8
0
0
24
32
18
0
0
54
72
13. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
(список литературы оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ и используется общая сквозная
нумерация для всех видов литературы)
а) основная литература:
№ п/п
Источник
Электрохимия = Electrochimie / Ф. Миомандр [и др.] ; пер. с фр. В.Н. Грасевича под ред. Ю.Д.
1
Гамбурга, В.А. Сафонова .— М. : Техносфера, 2008 .— 359 с.
б) дополнительная литература:
№ п/п
Источник
Дамаскин Б.Б. Электрохимия / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина. — М. : Химия : КолосС,
2
2006. — 670 с.
Химические источники тока : справочник / под ред. Н.В. Коровина, А.М. Скундина. – М. : Изд-во
3
МЭИ, 2003. – 739 с.
Давтян О.К. Проблема непосредственного превращения химической энергии топлива в
4
электрическую / О.К. Давтян ; АН СССР. Энергетический ин-т им. Г.М. Кржижановского. — М. – Л. :
Изд-во АН СССР, 1947. — 142 с.
Методические указания к курсу "Экологически чистые источники энергии" по разделу "Топливные
5
элементы" [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие для вузов / Воронеж. гос. ун-т ;
сост. О.А. Козадеров. — Воронеж : ИПЦ ВГУ, 2009.
в) информационные электронно-образовательные ресурсы:
№ п/п
6
7
8
Источник
Научно-образовательный сайт Физикохимия процессов энергоконверсии
http://kozaderov.ru/index/e_learning/0-22
Зональная научная библиотека ВГУ http://www.lib.vsu.ru
Интернет портал образовательных ресурсов http://window.edu.ru
14. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Учебники, учебные пособия, мультимедийная техника, аудиторный фонд, электронно-образовательные ресурсы на сайте http://kozaderov.ru/index/e_learning/0-22
15. Форма организации самостоятельной работы:
Работа на лекции: составление или слежение за планом чтения лекции,
проработка конспекта лекции, дополнение конспекта рекомендованной
литературой. Реферирование литературы. Участие в работе интернет-семинара
(вебинара): подготовка презентации и конспекта выступления на вебинаре.
Проведение компьютерного эксперимента в виртуальной лаборатории в среде
Comsol Multiphysics. Формирование постерного доклада по результатам работы в
виртуальной лаборатории.
16. Критерии оценки видов аттестации по итогам освоения дисциплины:
Оценка
Критерии оценок
Зачтено
Владение теоретическим материалом, изложенным в лекциях. Выполнение
заданий самостоятельной работы (доклад на вебинаре, расчет в
виртуальной лаборатории, подготовка постерного доклада) на 60%.
Не зачтено
Недостаточное знание теоретического материала. Выполнение заданий
самостоятельной работы менее 60%
Автор
Oleg Kozaderov
Документ
Категория
Образование
Просмотров
99
Размер файла
113 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа