Поиск в базе сайта:
Рабочая программа учебной дисциплины Электрохимия топливных элементов ф тпу 1-21/01 утверждаю директор фти кривобоков В. П icon

Рабочая программа учебной дисциплины Электрохимия топливных элементов ф тпу 1-21/01 утверждаю директор фти кривобоков В. П




Скачать 78.38 Kb.
НазваниеРабочая программа учебной дисциплины Электрохимия топливных элементов ф тпу 1-21/01 утверждаю директор фти кривобоков В. П
Дата конвертации16.02.2013
Вес78.38 Kb.
КатегорияРабочая программа


Рабочая программа учебной дисциплины

Электрохимия топливных элементов



Ф ТПУ 7.1-21/01

УТВЕРЖДАЮ

Директор ФТИ

_____________ Кривобоков В.П.

«__» ___________ 2011г.


ЭЛЕКТРОХИМИЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ


Направление ООП подготовка магистров

Профиль подготовки 011200 «Физика»

Квалификация (степень) магистр

Базовый учебный план приема 2010 г.

Курс I семестр I

Количество кредитов 3


Виды учебной деятельности и временной ресурс:

Лекционные занятия 18 час.

Лабораторные занятия 18 час.

Аудиторные занятия 36 час.

Самостоятельная работа 108 час.

Итого 144 час.


Форма обучения очная

Вид промежуточной аттестации экзамен

Обеспечивающее подразделение кафедра ВЭПТ ФТИ

Заведующий кафедрой ВЭПТ Кривобоков В.П.

Руководитель ООП Кривобоков В.П.

Преподаватель Сочугов Н.С.


2011 г.


Аннотация



ДНМ.В.1.1_электрохимия топливных элементов


Каф. ВЭПТ ФТИ

Доц., к.ф.-м.н. Сочугов Н.С.

Тел./факс: (3822)-491-651


Цель: сформировать знания об основах электрохимии применительно к процессам, происходящим в топливных элементах, научить формулировать научные и технические задачи в области водородной энергетики, подготовить к самостоятельному изучению оригинальных работ в этой области.


Содержание: основные понятия электрохимии, теория электролитов, равновесные и неравновесные электрохимические системы, электрохимические ячейки с расплавными и твердыми электролитами, методы экспериментальных исследований электрохимических процессов.


Курс 5 (9 сем – экзамен).

Всего 144 ч, в т. ч.: СР 108 ч, 36 ч. ауд.: Лк 18 ч, Лб 0 ч, Пр 18 ч


^ The Summary

ДНМ.В.1.1 Fuel Cell Electrochemistry

010700(б) - 010705 (м)


Hydrogen Energy and Plasma Technologies Department

Associate Professor N. Sochugov


The purpose: to form knowledge about electrochemical processes in fuel cells: to teach to formulate a technical and scientific tasks in the field of hydrogen energy: to make ready for self-instruction of original works in this field.

The contents: the basic terms of electrochemistry, theory of electrolytes, equilibrium and non-equilibrium electrochemical systems, electrochemical cells with liquid, melted and solid electrolytes, experimental methods of electrochemical processes investigations.

^

Цели и задачи учебной дисциплины

Цели преподавания дисциплины


Целью преподавания дисциплины является подготовка специалистов, обладающих современными теоретическими представлениями об электрохимических процессах, протекающих в различных типах топливных элементов, освоивших экспериментальные и расчетные методы исследований в этой области, научившихся работать с научной литературой с применением современных информационных технологий, умеющих готовить научные доклады и статьи, способных к дальнейшему освоению принципов водородной энергетики.
^

Задачи изложения и изучения дисциплины реализуются в следующих

формах деятельности:


  • лекции нацелены на освоение современных теоретических представлений в области электрохимии топливных элементов;

  • практические занятия направлены на активизацию познавательной деятельности студентов и освоение экспериментальных и расчетных методов исследований в области преподаваемой дисциплины;

  • выполнение индивидуальных заданий предусматривает развитие навыков решения конкретных практических и проблемных задач;

  • подготовка рефератов предоставляет возможность научиться работать с оригинальной научной литературой, систематизировать и анализировать получаемые знания, формулировать сущность поставленной задачи и способы ее решения;

  • консультации;

  • прочая самостоятельная внеаудиторная работа направлена на закрепление получаемых теоретических знаний, приобретение навыков самостоятельного освоения нового материала и решения конкретных задач.



^

Содержание теоретической части дисциплины – IX семестр (18 часов)


1. Основные понятия физической химии (2 часа)

1.1. Предмет электрохимии. Структура, цели и задачи настоящего курса.

1.2. Атомы и молекулы. Закон Авогадро. Моль. Химические формулы. Уравнения химических реакций.

1.3. Электронная структура атомов . Квантовые числа электрона.

1.4. Периодическая система элементов. Периоды. Группы. Периодичность и тенденции изменения характеристик атомов.

2. Химические связи (2 часа)

2.1. Длина и энергия связи. Дипольный момент. Валентность.

2.2. Типы химических связей. Ионная связь. Ковалентная связь. Металлическая связь. Ван-дер-Ваальсова связь. Гипервалентность.

2.3. Метод гибридных молекулярных орбиталей. Орбитали разрыхляющие и связывающие. σ и π орбитали. Гибридизация s и p орбиталей.

3. Введение в химическую термодинамику (2 часа)

3.1. Основные понятия химической термодинамики. Термодинамические потенциалы. Условия химического равновесия.

3.2. Растворы. Классификация растворов. Концентрация растворов. Сольватация. Парциальные молярные величины. Активность. Осмос.

4. Основные понятия электрохимии. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация в растворе. Водородный показатель (pH). Растворы сильных электролитов. Типы окислительно-восстановительных реакций. (2 часа)

5. Неравновесные электродные процессы. (2 часа)

5.1 Основные понятия. Законы Фарадея. Движение ионов в электрическом поле. Числа переноса.

5.2 Электрическая проводимость электролитов. Удельная электрическая проводимость. Молярная электрическая проводимость. Молярная электрическая проводимость ионов гидроксония и гидроксида. Электрическая проводимость неводных растворов. Электрическая проводимость твердых и расплавленных электролитов. Кондуктометрия.

6. Равновесные электродные процессы (2 часа)

6.1 Общие понятия. ЭДС электрохимической системы. Электродный потенциал

6.2. Классификация электродов. Электроды первого рода. Электроды второго рода. Ионоселективные электроды.

7. Двойной слой на границе раздела электрод/электролит. Структура, заряд и емкостные характеристики. Влияние специфической адсорбции ионов на структуру двойного слоя. Влияние адсорбции нейтральных молекул на структуру двойного слоя. Структура границ раздела полупроводник – электролит и изолятор – электролит. Одностадийные и многостадийные реакции. Лимитирующая стадия. (2 часа)

8. Зависимость плотности тока от потенциала в электрохимических реакциях. (2 часа)

8.1. Классический подход к определению параметров кинетики электродных процессов.

8.2 Квантово – механическое описание.

8.3. Концепция активационного (электрохимического) перенапряжения, выражение для плотности тока, как функции активационного перенапряжения и сопротивление переносу заряда.

8.4. Другие типы перенапряжений и их влияние на зависимость плотности тока от потенциала. Диффузионное перенапряжение. Реакции с активационным и диффузионным перенапряжением. Омическое перенапряжение.

9. Электрокатализ (2 часа)

9.1 Роль электрокатализа в электросинтезе и электрохимических преобразователях энергии.

9.2 Характерные особенности электрокатализа.

9.3 Сходство между электрокатализом и гетерогенным катализом.

^

Тематика практических занятий (18 часов)





  1. Основные понятия химической термодинамики. Термодинамические потенциалы. Условия химического равновесия (2 часа).

  2. Основные понятия электрохимии. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация в растворе. (2 часа).

  3. Неравновесные электродные процессы. (2 часа).

  4. Равновесные электродные процессы (2 часа).

  5. Коллоквиум (2 часа).

  6. Двойной слой на границе раздела электрод/электролит. Структура, заряд и емкостные характеристики. (2 часа).

  7. Концепция активационного (электрохимического) перенапряжения, выражение для плотности тока, как функции активационного перенапряжения и сопротивление переносу заряда. (2 часа).

  8. Электрокатализ. Типы топливных элементов. Основные особенности. (2 часа).

  9. Семинарское занятие, посвященное обзору основных проблем функционирования топливных элементов (выступления студентов с докладами по темам подготовленных рефератов) (2 часа).



^

Самостоятельная (внеаудиторная) работа –IX семестр (108 часов)



Содержание самостоятельной внеаудиторной работы студентов:

 самостоятельная проработка теоретического материала и подготовка к практическим занятиям (18 часов);

 выполнение трех индивидуальных заданий (18 часов);

 подготовка к коллоквиуму (8 часов);

 работа над рефератом и подготовка доклада по нему (64 часа).


Примерные темы рефератов

  1. Основные проблемы разработки твердополимерных топливных элементов (ТПТЭ).

  2. Каталитические реакции на границах раздела в твердополимерных топливных элементах.

  3. Электрохимические реакции в твердооксидных топливных элементах. Перенапряжения в твердооксидных топливных элементах. Лимитирующие стадии.

  4. Электрохимические аспекты альтернативных источников энергии.
^

Текущий и итоговый контроль


Текущий контроль изучения курса студентами осуществляется по итогам выполнения тестов, индивидуальных заданий, сдаче коллоквиума и подготовке реферата.

Итоговым контролем является семестровый экзамен.

Результаты текущего контроля оцениваются в баллах в соответствии с прилагаемым рейтинг-листом.

^ Рейтинг – лист

по курсу «Электрохимия топливных элементов»

для студентов V курса ВЭПТ ТПУ

IX семестр


Общий максимальный рейтинг за семестр – 60 баллов;

рейтинг за выполнение индивидуальных заданий –12 баллов (3 задания * 4 баллов/задание);

рейтинг за выполнение тестов – 12 баллов (2 теста * 6баллов/тест);

рейтинг за коллоквиум – 18 баллов;

рейтинг за реферат – 18 баллов.


К экзамену допускаются студенты, набравшие не менее 33 баллов.
^

Учебно-методическое обеспечение дисциплины


Основная литература

1. Физико-химические основы электрохимии: Учебник/ Ю.Я. Лукомский, Ю.Д. Гамбург - Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2008. – 424 с.

2. Физическая химия. В 2 кн. Кн.1 Строение вещества. Термодинамика: Учеб. для вузов/ К.С. Краснов, Н.К. Воробьев, И.Н. Годнев и др.; под ред. К.С. Краснова – 3-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2001. – 512 с.

3. Физическая химия. В 2 кн. Кн. 2. Электрохимия. Химическая кинетика и катализ.: Учеб. для вузов/ К.С. Краснов, Н.К. Воробьев, И.Н. Годнев и др.; под ред. К.С. Краснова – 3-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2001. – 319 с.

4. В.С. Багоцкий. Основы электрохимии/ М.: Химия, 1988. – 400 с.

Дополнительная литература

1. Fuel Cells From Fundamentals to Applications Srinivasan, Supramaniam 2006, XXX, 691 p.

2. Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А.Цирлина Электрохимия: Учебник для вузов. – М.: Химия, 2001 – 624 с.

3. Fuel Cell Handbook (Sixth Edition) U.S. Department of Energy Morgantown, West Virginia, 2002 – 560 p.


Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки магистров 011200 «Физика».


Программа одобрена на заседании кафедры ВЭПТ

(протокол № ____ от «___» _______ 2011 г.).


Автор доцент каф. ВЭПТ Сочугов Н.С.

Рецензенты доцент каф. ВЭПТ, к.ф.-м.н Блейхер Г.А.

профессор каф. ВЭПТ, д.ф.-м.н. Янин С.Н.

Документ: ДНМ.В.1.1_электрохимия топливных элементов стр.

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией