Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Procesy i materiały w energetyce wodorowej
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EELT-2-309-IE-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Inżynieria elektryczna w pojazdach samochodowych
Kierunek:
Elektrotechnika
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Zając Wojciech (wojciech.zajac@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Uczestnicy zostaną zapoznani z aktualnym stanem wiedzy dotyczącym wytwarzania, magazynowania i wykorzystania wodoru jako alternatywnego paliwa w motoryzacji.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Rozumie związek pomiędzy fizycznymi i chemicznymi właściwościami wodoru a bezpieczeństwem jego stosowania, sposobami wytwarzania i magazynowania oraz zastosowaniami. ELT2A_W03, ELT2A_W02 Wynik testu zaliczeniowego,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Zna tradycyjne i przyszłościowe metody otrzymywania i magazynowania wodoru ELT2A_W03, ELT2A_W02 Wynik testu zaliczeniowego,
Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Wie jakie są najważniejsze konwencjonalne i niekonwencjonalne zastosowania wodoru ELT2A_W03, ELT2A_W02 Wynik testu zaliczeniowego,
Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi zdefiniować, wyznaczyć eksperymentalnie i zinterpretować charakterystykę prądowo-napięciową oraz sprawność różnych typów elektrolizerów i ogniw paliwowych. ELT2A_U10, ELT2A_U01, ELT2A_U03 Wynik testu zaliczeniowego,
Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi wskazać możliwości i ograniczenia różnych metod otrzymywania i magazynowania wodoru ELT2A_U10, ELT2A_U01, ELT2A_U03 Wynik testu zaliczeniowego,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi prawidłowo organizować pracę w celu uzyskania założonych efektów. ELT2A_K01, ELT2A_K02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_K002 Potrafi pracować w zespole dla osiągnięcia określonego celu ELT2A_K01, ELT2A_K02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
48 28 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Rozumie związek pomiędzy fizycznymi i chemicznymi właściwościami wodoru a bezpieczeństwem jego stosowania, sposobami wytwarzania i magazynowania oraz zastosowaniami. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna tradycyjne i przyszłościowe metody otrzymywania i magazynowania wodoru + - + - - - - - - - -
M_W003 Wie jakie są najważniejsze konwencjonalne i niekonwencjonalne zastosowania wodoru + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zdefiniować, wyznaczyć eksperymentalnie i zinterpretować charakterystykę prądowo-napięciową oraz sprawność różnych typów elektrolizerów i ogniw paliwowych. - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wskazać możliwości i ograniczenia różnych metod otrzymywania i magazynowania wodoru - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi prawidłowo organizować pracę w celu uzyskania założonych efektów. - - + - - - - - - - -
M_K002 Potrafi pracować w zespole dla osiągnięcia określonego celu - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 48 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
  1. Omówienie warunków uczestnictwa w przedmiocie i sposobu oceny uczestników oraz skrótowe przedstawienie celów nauczania i planu wykładów.

  2. Energetyka wodorowa a energetyka konwencjonalna (bilans wad i zalet). Wodór jako nośnik energii. Konstrukcja pojazdów zasilanych wodorem. Stan rozwoju

  3. Właściwości wodoru jako paliwa. Klasyfikacja związków chemicznych wodoru i reaktywność wodoru.

  4. Metody wytwarzania wodoru: reforming parowy, zgazowanie węgla i biomasy.

  5. Metody wytwarzania wodoru: wytwarzanie wodoru przy wykorzystaniu energii odnawialnej.

  6. Zbiorniki wodoru: zbiorniki ciśnieniowe, kriogeniczne, adsorpcyjne i absorpcyjne.

  7. Wykorzystanie wodoru do napędu pojazdów: ogniwa paliwowe, konstrukcja silników spalinowych przystosowanych do zasilania wodorem, normy bezpieczeństwa.

Ćwiczenia laboratoryjne (20h):
  1. Elektrolityczne wytwarzanie wodoru

    • Opis budowy i zasady działania elektrolizerów.
    • Pomiar napięcia rozkładowego wody w zależności od zastosowanego materiału elektrod.
    • Pomiar sprawności elektrolizera

  2. Chemiczne metody wytwarzania i magazynowania wodoru

    • Wytwarzanie wodoru poprzez hydrolizę wodorków oraz reakcję metalu z kwasem.
    • Pomiar pojemności magazynowania wodoru.
    • Pomiar szybkości wydzielania wodoru.

  3. Odwracalne magazynowanie wodoru w ciałach stałych

    Chemiczna interkalacja wodoru do tlenku wolframu(VI) i obserwacja zachodzących zmian właściwości fizykochemicznych.

  4. Niskotemperaturowe ogniwa paliwowe

    • Opis budowy i zasady działania niskotemperaturowych ogniw paliwowych.
    • Pomiar charakterystyki prąd-napięcie niskotemperaturowego ogniwa paliwowego.
    • Badanie wpływu zastosowanego paliwa na charakterystykę prąd-napięcie niskotemperaturowego ogniwa paliwowego.
    • Pomiar sprawności niskotemperaturowego ogniwa paliwowego.

  5. Wysokotemperaturowe ogniwa paliwowe

    • Opis budowy i zasady działania wysokotemperaturowych ogniw paliwowych.
    • Pomiar charakterystyki prąd-napięcie wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego.
    • Pomiar sprawności wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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:

Ocena z wykładów zostanie wystawiona na podstawie testu zaliczeniowego. Ocena z laboratoriów zostanie wystawiona na podstawie oceny sprawozdań. Warunkiem uzyskania zaliczenia jest wykonanie wszystkich zaplanowanych ćwiczeń laboratoryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z sylabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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 modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) będzie średnią ważoną oceny z egzaminu (E) i oceny z ćwiczeń laboratoryjnych (L). OK=0,6*w*T+0,4*w*L; w = 1 dla I terminu, w = 0,9 dla II terminu, w = 0,8 dla III terminu uzyskania zaliczenia.

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

Na ćwiczeniach laboratoryjnych nie jest dopuszczalna nieobecność nieusprawiedliwiona. W przypadku nieobecności usprawiedliwionej na student będzie miał możliwość odrobienia zaległości w dodatkowym uzgodnionym terminie.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw chemii i fizyki. Szczegółowe wymogi dotyczące zaliczenia modułu zostaną podane na pierwszych zajęciach.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Hydrogen as a Future Energy Carrier, A. Zütel, A. Borgschulte, A. Schlapbach, Wiley-VCH 2008.
2. Podstawy chemii nieorganicznej, A. Bielański, PWN Warszawa 1994
3. Shriver and Atkins Inorganic Chemistry, P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, Oxford University Press 2009.
4. Wodór jako paliwo, Jan Surygała, WNT, Warszawa 2008
5. Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 1, E. Grzywa, J. Molenda, WNT, Warszawa 2000
6. Wodór nośnikiem energii, Leszek Romański, UWP, Wrocław 2007
7. Thermochemical water spitting cycles. CLEFS CEA – No. 50/51 – winter 2004-2005.
8. Właściwości półprzewodnikowe i fotoelektrochemiczne TiO2, M. Radecka, Polski Biuletyn Ceramiczny, 77 2003
9. T. Chmielniak, Technologie energetyczne, WNT, 2008
10. W.M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii, WNT, 2010
11. S.C. Singhal et al, High Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications, Elsevier, 2003
12. Materials for the Hydrogen Economy, Russell H. Jones George J. Thomas (ed.) CRC Press Taylor & Francis Group, 2008

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. J. Molenda et al. “Status report on high temperature fuel cells in Poland – Recent advances and achievements” International Journal of Hydrogen Energy (2017) 42 (2017) 4366–4403.
2. K. Zheng et al. “Rock salt ordered-type double perovskite anodematerials for solid oxide fuel cells” Solid State Ionics 257 (2014) 9–16.
3. W. Zając et al. “Applicability of Gd-doped BaZrO3, SrZrO3, BaCeO3 and SrCeO3 proton conducting perovskites as electrolytes for solid oxide fuel cells” Central Eurropean Journal of Chemistry 11 (2013) 471-484.
4. W. Zając et al. “Nd-doped Ba(Ce,Zr)O3-δ proton conductors for application in conversion of CO2 into liquid fuels” Solid State Ionics 225 (2012) 297–303.

Informacje dodatkowe:

Brak