Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Elektrochemia ciała stałego
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-1-504-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Radecka Marta (radecka@agh.edu.pl)
Module summary

Treści wykładu obejmują następujące zagadnienia:
1) Podstawy elektrochemii
2) Struktura pasmowa ciał stałych i przewodnictwo ciał stałych; półprzewodniki elektronowe, jonowe i o mieszanym typie przewodnictwa
3)układy do konwersji energii chemiczną na elektryczną; przegląd ogniw galwanicznych, baterie litowe, ogniwa paliwowe.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Rozumie potrzebę ciagłego uzupełniania wiedzy. IMT1A_K01 Activity during classes
M_K002 Potrafi pracować w grupie IMT1A_K01 Test,
Execution of laboratory classes
Skills: he can
M_U001 Potrafi zaprojektować układ do pomiarów własnosci elektrolitów stałych. IMT1A_U01, IMT1A_U05, IMT1A_U02 Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Zna rolę doboru materiałów o przewodnictwie jonowym i jonowo-eletronowym dla zastosowania w konstrukcji sensorów, ogniw oraz baterii. Potrafi zaprojektować układ na bazie elektrolitu stałego dla wybranych zastosowań. IMT1A_U01, IMT1A_U05, IMT1A_U02 Execution of exercises
M_U003 Potrafi opisać przebieg zjawisk fizykochemicznych zachodzących w reaktorach elektrochemicznych. IMT1A_U01, IMT1A_U05, IMT1A_U02 Activity during classes,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna podstawy termodynamiki i kinetyki elektrochemii ciała stałego. IMT1A_W02 Activity during classes,
Test
M_W002 Posiada wiedzę dotyczącą właściwości strukturalnych i transportowych ciał stałych o przewodnictwie jonowym i jonowo-elektronowym. IMT1A_W02 Activity during classes,
Test
M_W003 Student ma uporzadkowaną wiedzę na temat zastosowania elektrolitów stałych IMT1A_W02 Test,
Activity during classes
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 0 30 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Rozumie potrzebę ciagłego uzupełniania wiedzy. + - - - - - - - - - -
M_K002 Potrafi pracować w grupie - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi zaprojektować układ do pomiarów własnosci elektrolitów stałych. - - + - - - - - - - -
M_U002 Zna rolę doboru materiałów o przewodnictwie jonowym i jonowo-eletronowym dla zastosowania w konstrukcji sensorów, ogniw oraz baterii. Potrafi zaprojektować układ na bazie elektrolitu stałego dla wybranych zastosowań. + - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi opisać przebieg zjawisk fizykochemicznych zachodzących w reaktorach elektrochemicznych. + - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna podstawy termodynamiki i kinetyki elektrochemii ciała stałego. + - + - - - - - - - -
M_W002 Posiada wiedzę dotyczącą właściwości strukturalnych i transportowych ciał stałych o przewodnictwie jonowym i jonowo-elektronowym. + - + - - - - - - - -
M_W003 Student ma uporzadkowaną wiedzę na temat zastosowania elektrolitów stałych + - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 120 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 20 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Module content
Lectures (30h):

1.Chemia defektów w ciałach stałych
2.Podstawy termodynamiczne i kinetyczne elektrochemii
3.Zjawiska na granicach faz elektroda – elektrolit: warstwa podwójna i modele opisujące jej budowę.
4.Reaktory elektrochemiczne: elektrolizery, ogniwa galwaniczne, ogniwa paliwowe.
5.Przewodnictwo jonowe w materiałach krystalicznych: opis strukturalny, defekty, mechanizmy transportu ładunku
6.Przewodniki superjonowe-przegląd materiałów
7.Przewodnictwo jonowe w szkłach: opis strukturalny, mechanizm przewodnictwa jonowego, przegląd materiałów.
8.Przewodnictwo jonowe w polimerach: opis strukturalny, mechanizm przewodnictwa jonowego, przegląd materiałów.
9.Metody badań przewodników jonowych i wybrane zastosowania
10.Materiały o mieszanym przewodnictwa jonowo-elektronowym: przegląd i wybrane zastosowania.
11.Proces interkalacji: opis strukturalny, termodynamiczny i elektronowy
12.Ogniwa litowe, zjawisko elektrochromowe

Laboratory classes (30h):

1.Przykłady i obliczenia parametrów pracy wybranych reaktorów elektrochemicznych.
2.Wlasnosci przewodników superjonowych na przykładzie ZrO2.
3.Ogniwa paliwowe:badanie charakterystyk.
4.Wyznczanie liczb przenoszenia wybranych elektrolitów stałych
5.Badanie efektw termoelektrycznych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem zaliczenia laboratorium jest uzyskanie oceny pozytywnej z poszczególnych części:
1) Część rachunkowa oceniana jest na podstawie sprawdzianów. 2) Część praktyczna oceniana jest na podstawie kolokwium dopuszczające do wykonania części praktycznej jak również wykonania ćwiczeń laboratoryjnych:
3) Kolokwium obejmujące zagadnienia omawiane na wykładzie
Studentowi przysługują dodatkowe terminy zaliczenia poprawkowego.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

Ocena średnia z końcowego testu (40%) i zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych (60%).

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

W przypadku ćwiczeń laboratoryjnych przewidziane są zajęcia w czasie których można odrobić usprawiedliwioną nieobecność. Zaległości z części rachunkowej jak również wykładowej powstałe wskutek usprawiedliwionej nieobecności można wyrównać w ramach konsultacji.

Prerequisites and additional requirements:

Chemia ogólna, Chemia fizyczna, Chemia ciała stałego, Elementy fizyki ciała stałego

Recommended literature and teaching resources:

1. M.Radecka – wykłady do przedmiotu
2. P.W. Atkins, Chemia Fizyczna, PWN 2003
3. H.Rickert, Electrochemistry of Solids, Springer-Verlag, 1982
4. P.G. Bruce (edytor), Solid State Electrochemistry, Cambridge University Press 1995
5. V.V. Kharton, Handbook of Solid State Electrochemistry, Vol. 1, Wiley-VCH 2009

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Rozdziały w książkach:
M.Radecka, A.Kusior, A.Trenczek-Zając, K. Zakrzewska, Oxide nanomaterials for photoelectrochemical hydrogen energy sources, Advances in Inorganic Chemistry, 72 (2018) 145–183, published by Elsevier Academic Press
J. Sar, K. Kolodziejak, K. Wysmulek, K. Orlinski, A. Kusior, M. Radecka, A. Trenczek-Zajac, K. Zakrzewska, D.A. Pawlak, Eutectic composites for Photoelectrochemical Solar Cells (PSC) In “Photoelectrochemical Solar Cells” published by WILEY-Scrivener Publishing LLC, USA.(2019)

Additional information:

None