Рабочая программа учебной дисциплины " специальные вопросы электрохимии " Цикл



Скачать 160.85 Kb.
Дата09.01.2013
Размер160.85 Kb.
ТипРабочая программа


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ проблем энергетической эффективности
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140100 - Теплоэнергетика и теплотехника

Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика.

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ"

Цикл:

Математический и естественнонаучный




Часть цикла:

По выбору




дисциплины по учебному плану:

ИПЭЭф; М.1 5.1




Часов (всего) по учебному плану:

108




Трудоемкость в зачетных единицах:

3

2 семестр

Лекции

36 час

2 семестр

Практические занятия

18 час

2 семестр

Лабораторные работы

-

2 семестр

Расчетные задания, рефераты

18 час. самостоят. работы

2 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

54 час




Экзамены




2 семестр

Курсовые проекты (работы)









Москва - 2011

1.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью дисциплины является Более глубокое изучение разделов электрохимии, необходимых для работы в области химических источников тока.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

  • к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности в процессе изменения социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);

  • свободно пользоваться русским и иностранным языками как средством делового общения, способностью к активной социальной мобильности (ОК-3);

  • использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды, воздействовать на ее социально-психологический климат в нужном для достижения целей направлении, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);

  • проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, способностью разрешать проблемные ситуации (ОК-5);

  • самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

  • к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

  • к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики (ОК-12);

  • понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности (ОК-15);

  • демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

  • выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности и привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3).

  • использовать современное электрохимическое технологическое и лабораторное оборудование и приборы (ПСК-4);

  • способностью и готовностью применять современные методы исследования, проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);

  • способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-7);

  • способностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8);

  • готовностью использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);

  • способностью формулировать задания на разработку проектных решений, связанных с модернизацией технологического оборудования, мероприятиями по улучшению эксплуатационных характеристик, повышению экологической безопасности, улучшению условий труда, экономии ресурсов (ПК-10);

  • способностью к определению показателей технического уровня проектируемых химических источников тока (ПК-11);

  • к проведению измерений и наблюдений в области водородной энергетики и технологии, топливных элементов, электрохимических энергоустановок, составлению описания проводимых исследований, подготовке данных для составления обзоров, отчетов и научных публикаций (ПК-13).


Задачами дисциплины являются

  • познакомить обучающихся с особенностями электрохимических процессов в химических источниках тока;

  • познакомить обучающихся с методами электрохимического эксперимента при исследованиях первичных и вторичных источников тока, резервных и топливных элементов;

  • научить производить основные термодинамические и кинетические расчеты, относящиеся к функционированию и созданию новых химических источников тока.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части Общенаучного цикла М.1 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю "Автономные энергетические системы” направления 140100 Теплоэнергетика и теплотехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Химия", «Математика», «Физическая химия».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • основы термодинамики установок водородной энергетики, электрохимических реакторов, аккумуляторов, первичных элементов, топливных элементов, электрохимических энергоустановок;

  • закономерности кинетики токообразующих и побочных процессов в существующих и новых перспективных химических источников тока;

Уметь:

  • самостоятельно разбираться в методиках расчета и проектирования химических источников тока и применять их для решения поставленной задачи;

  • организовать рабочее место в исследовательской и заводской лаборатории;

  • подбирать и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые материалы (ПК-6);

  • проводить эксперименты по заданной методике и анализировать результаты с привлечением соответствующего математического аппарата (ПК-18);

Владеть:

  • способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

  • готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);

  • навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

  • терминологией в области электрохимии (ОК-2);

  • навыками поиска информации о характеристиках химических источников тока (ПК-6);

  • готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);



4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Особенности электрохимических процессов в химических источниках тока

4

2

2







1

Тест: типы токообразующих реакций

2

Термодинамика обратимых электрохимических систем

8

2

2

2




1

Тест: отличие эдс от напряжения разомкнутой цепи

3

Природа межфазных скачков потенциалов

4

2

2







1

Тест: причины поверхностной активности

4

Электрохимическая стабильность электролитов

8

2

2

2




2

Тест: зависимость окна от материала электродов

5

Соединения внедрения и интеркаляционные электроды

4

2

2







1

Тест: примеры соединений внедрения в источниках тока

6

Термодинамика и кинетика интеркаляции

8

2

2

2




2

Контрольная работа

7

Кинетика сложных электродных процессов

4

2

2







1

Тест: стадийность электрохимических реакций

8

Механизм окисления простых органических соединений

16

2

4

2




2

Контрольная работа

9

Электрокатализ в химических источниках тока

24

2

8

4




2

Контрольная работа

10

Электродные процессы с образованием новой фазы

6

2

2







1

Контрольная работа

11

Механизм восстановления кислорода

12

2

4

2




1

Тест: параллельно-последовательная схема

12

Методы исследования кинетики процессов в химических источниках тока

6

2

2

2




1

Тест: виды годографов импеданса

13

Зачет

2

2




--

--

2







Экзамен

36

2

--

--

--

36







Итого:

108




38

16




54





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции
1. Особенности электрохимических процессов в химических источниках тока

Токообразующие и побочные реакции в химических источниках тока. Связь природы электрохимической системы с характеристиками химического источника тока. Сходство и различие процессов в химических источниках тока и электролизерах.
2. Термодинамика обратимых электрохимических систем

Термодинамические характеристики. Первое и второе начала термодинамики применительно к химическим источникам тока
3. Природа межфазных скачков потенциалов

Проблема Вольта в электрохимии. Локализация скачков потенциалов в разных источниках тока. Особенности систем с фазами переменного состава.
4. Электрохимическая стабильность электролитов

Окно электрохимической стабильности. Термодинамические и кинетические факторы, влияющие на окно электрохимической стабильности.
5. Соединения внедрения и интеркаляционные электроды

Место соединений внедрения в современных химических источниках тока. Интеркаляция водорода и лития.
6. Термодинамика и кинетика интеркаляции

Активность внедренных компонентов. Отклонения от уравнения Нернста. Твердофазная диффузия. Зависимость коэффициентов диффузии от состава соединений внедрения.
7. Кинетика сложных электродных процессов

Стадийность электродных процессов в химических источниках тока. Зависимость общей скорости процесса от концентраций реагирующих веществ и продуктов. Температурная зависимость скорости электродного процесса.
8. Механизм анодного окисления простых органических соединений

Электродные реакции с предшествующей хемосорбцией. Диссоциативная хемосорбция. Природа хемосорбированных частиц. Слабая и прочная хемосорбция. Изотермы адсорбции. Кинетика хемосорбции и десорбции.
9. Механизм анодного окисления простых органических соединений

Кинетика реакций в хемосорбционном слое. Особенности окисления органических веществ с одним, двумя и тремя атомами углерода
10. Электрокатализ в химических источниках тока

Особенности электрокаталитических явлений. Различные аспекты электрокатализа. Влияние различных факторов на электрокаталитическую активность. Механизм элементарного акта.
11. Электрокатализ в химических источниках тока

Структурные факторы в электрокатализе. Влияние шероховатости поверхности и дисперсности металлов на элетрокаталитическую активность. Влияние кристаллографической ориентации на электрокаталитические свойства граней монокристаллов.
12. Электрокатализ в химических источниках тока

Бинарные металлические системы в электрокатализе. Особенности сплавов и электролитически смешанных осадков. Электрокатализаторы на носителях
13. Электрокатализ в химических источниках тока

Электрокаталитические процессы в системах с неводным электролитом. Процесс восстановления тионилхлорида. Макроциклические катализаторы. Восстановление неводных электролитов, образование пассивных пленок.
14. Электродные процессы с образованием новой фазы

Процессы с участием растворенных веществ и процессы в твердой фазе. Поляризация при образовании новой твердой или газовой фазы. Роль адсорбции при образовании новой фазы.
15. Механизм и кинетика восстановления и выделения кислорода

Роль кислородной реакции в химических источниках тока. Термодинамика кислородного электрода. Равновесие одно- двух- и четырехэлектронной реакций.
16. Механизм и кинетика восстановления и выделения кислорода

Обобщенная параллельно-последовательная схема кислородной реакции. Влияние хемосорбированного кислорода на разные стадии восстановления кислорода. Механизм реакции на разных электрокатализаторах. Механизм и кинетика выделения кислорода.
17. Методы исследования кинетики электродных процессов в химических источниках тока

Методы постоянного тока. Потенциостатические и гальваностатические измерения на реальных электродах. Особенности измерений на пористых электродах. Спектроскопия электрохимического импеданса.
4.2.2. Практические занятия

6 семестр

Расчет необходимого количества активных материалов источников тока разных электрохимических систем.

Расчет коэффициентов активности электролитов

Расчет ширины электрохимического окна стабильности

Расчет коэффициентов диффузии по потенциодинамическим данным

Расчет порядков электродных реакций

Расчет эффективности катлизаторов

Расчет степеней заполнения адсорбированными частицами
4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы не предусмотрены
4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Практические занятия проводятся в форме семинаров.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется экзаменатором как экспертом

В приложение к диплому вносится оценка, полученная на экзамене

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

1. В.С.Багоцкий. Основы электрохимии. М., Химия, 1988

2. Л.И.Антропов. Теоретическая электрохимия. М., Высшая школа, 1984

3. Химические источники тока: Справочник / Под редакцией Н.В.Коровина и А.М.Скундина. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 740 с., ил.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://www.xumuk.ru/, http://www.ingibitory.ru, http://www.biohim.ru/, http://www.krasko.ru,


8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и учебной химической лаборатории, располагающей оборудованием для современного физико-химического анализа.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и профилю «Автономные энергетические системы».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.х.н., профессор А.М.Скундин


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой химии и электрохимической энергетики

д.т.н., профессор Н.В.Кулешов

Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины "специальные главы электрохимии" Цикл: Профессиональный
Целью дисциплины является изучение основных понятий и законов электрохимии, составляющих базу теоретических основ химических источников...
Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " теоретическая электрохимия " Цикл
Целью дисциплины является изучение основных понятий и законов электрохимии, в частности, вопросов электрохимии, составляющих базу...
Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «дополнительные главы математики» Цикл: общенаучный цикл
По завершению освоения данной дисциплины выпускник должен обладать следующими компетенциями
Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconРабочая программа дисциплины «международное частное право»
ОД. А. 04; цикл од. А. 00 «Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности»
Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconРабочая программа дисциплины «Неклассические задачи для уравнений с частными производными»
ОД. А. 04; цикл од. А. 00«Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности»
Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " теоретическая механика " Цикл

Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconДисциплины Математический и естественнонаучный цикл
Примерной программы учебной дисциплины «Специальные главы теоретической механики»
Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «Современная оптоэлектроника» Цикл: профессиональный

Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconФилатов Олег Павлович, профессор, доктор физико-математических наук рабочая программа
ОД. А. 03; цикл од. А. 00«Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности»
Рабочая программа учебной дисциплины \" специальные вопросы электрохимии \" Цикл iconФилатов Олег Павлович, профессор, доктор физико-математических наук рабочая программа
ОД. А. 06; цикл од. А. 00«Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности»
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org