Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Elektrochemia ciała stałego
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CIMT-1-504-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Radecka Marta (radecka@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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.

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 Zna podstawy termodynamiki i kinetyki elektrochemii ciała stałego. IMT1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_W002 Posiada wiedzę dotyczącą właściwości strukturalnych i transportowych ciał stałych o przewodnictwie jonowym i jonowo-elektronowym. IMT1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_W003 Student ma uporzadkowaną wiedzę na temat zastosowania elektrolitów stałych IMT1A_W02 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi zaprojektować układ do pomiarów własnosci elektrolitów stałych. IMT1A_U01, IMT1A_U05, IMT1A_U02 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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 Wykonanie ćwiczeń
M_U003 Potrafi opisać przebieg zjawisk fizykochemicznych zachodzących w reaktorach elektrochemicznych. IMT1A_U01, IMT1A_U05, IMT1A_U02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie potrzebę ciagłego uzupełniania wiedzy. IMT1A_K01 Aktywność na zajęciach
M_K002 Potrafi pracować w grupie IMT1A_K01 Kolokwium,
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
60 30 0 30 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 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 + - + - - - - - - - -
Umiejętności
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. + - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie potrzebę ciagłego uzupełniania wiedzy. + - - - - - - - - - -
M_K002 Potrafi pracować w grupie - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (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

Ćwiczenia laboratoryjne (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.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • 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:

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.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • 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 zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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)

Informacje dodatkowe:

Brak