• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
2022/2023

Материалы для альтернативной энергетики

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус: Дисциплина общефакультетского пула
Кто читает: Факультет химии
Когда читается: 3 модуль
Охват аудитории: для своего кампуса
Язык: русский
Кредиты: 3
Контактные часы: 46

Программа дисциплины

Аннотация

Энергия является одним из самых востребованных продуктов, без которого невозможно ни одно современное производство и работа разнообразных приборов, определяющих быт и даже стиль жизни современного человека. Однако производство энергии из углесодержащего сырья сопряжено с загрязнением окружающей среды. В связи с обострением экологических проблем поднимается вопрос о необходимости перехода на новые альтернативные источники энергии. Поэтому актуален вопрос о том, какие источники энергии будут доминировать, возможно, уже к середине нынешнего века. Согласно директивам развития энергетики в развитых странах это будут возобновляемые источники энергии (ВИЭ), среди которых можно выделить солнечные батареи, ветрогенераторы, энергию приливов и отливов. Однако возможность использования этих источников ограничена продолжительностью и стохастичностью природных явлений. Поэтому для обеспечения бесперебойного энергоснабжения необходимо параллельное использование накопителей энергии, наиболее перспективными среди которых можно считать металл-ионные аккумуляторы, редокс батареи и водородный цикл. В каждом из этих устройств нужны свои определенные типы материалов, такие как твердые электролиты, фотовольтаические и электродные материалы, катализаторы, сорбенты, мембраны и пр. Однако кроме устройств, непосредственно производящих энергию, для обеспечения их работы необходим и целый ряд других. Так, например, для обеспечения водородной энергетики необходимо получение водорода (электролиз, конверсия углеводородов, угля или биомассы), его очистка и хранение. И на каждом из этих этапов определяющую роль играют материалы. Целями освоения дисциплины материалы для альтернативной энергетики являются формирование у обучающихся основ знаний об основных устройствах альтернативной энергетики и материалах, обеспечивающих их работу. В связи с разнообразием этих устройств и материалов, различные его разделы будут читаться несколькими специалистами. Данный курс будет включать следующие основные разделы: 1. Солнечная энергетика, основные типы используемых в ней материалов. 2. Основные типы металл-ионных аккумуляторов. 3. Проточные батареи. 4. Водородная энергетика и топливные элементы. Системы генерации, очистки и хранения водорода. 5. Обратный электродиализ.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины «Материалы для альтернативной энергетики» являются формирование у обучающихся основ знаний об основных устройствах альтернативной энергетики и материалах, обеспечивающих их работу; познакомить обучающихся с основными типами перспективных устройств, обеспечивающих генерацию энергии и материалов, использующихся для их формирования; методами производства устройств альтернативной энергетики; научить производить расчеты для конструирования устройств альтернативной энергетики, делать выводы из расчетных и экспериментальных исследований. В связи с разнообразием этих устройств и материалов, различные его разделы будут читаться несколькими специалистами.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Имеет представление об основных типах носителей энергии, возобновляемой энергетике и роли накопителей энергии.
  • Демонстрирует знания о солнечной энергетике и фотовольтаике, типах кремниевых солнечных элементов, факторах, определяющих их эффективность. Иммеет представление о полностью твердотельных солнечных элементах, их стабильности. Может сопоставлять основные типы солнечных элементов.
  • Демонстрирует знания о классификации химических источников тока. Имеет представление о электрохимических процессах, протекающих на электродах в химических источниках тока различного типа. Демонстрирует знания по определению удельных энергетических характеристик химических источников тока
  • Демонстрирует знания о классификации окислительно-восстановительных проточных батареях. Имеет представление о электрохимических процессах, протекающих на электродах ванадиевой окислительно-восстановительной батареи. Демонстрирует знания на определение удельных энергетических проточной батареи.
  • Демонстрирует знания о методах производства, очистки и хранении водорода. Можнт сопоставлять методах производства водорода по уровню потребления энергии и выбросов.
  • Демонстрирует знания о различных типах топливных элементах, материалах, необходимых для их создания. Может сопоставить эффективность, преимущества и недостатки различных топливных элементов.
  • Имеет представления о процессе обратного электродиализа, перспективах его применения.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Современная энергетика и тенденции, определяющие ее изменения.
  • Солнечная энергетика, основные типы используемых в ней материалов
  • Первичные и вторичные химические источники тока.
  • Окислительно-восстановительные проточные батареи
  • Водородная энергетика. Системы генерации, очистки и хранения водорода.
  • Генерация энергии из водорода. Топливные элементы.
  • Обратный электродиализ.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа 1
  • неблокирующий Контрольная работа 2
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2022/2023 учебный год 3 модуль
    0.5 * Экзамен + 0.25 * Контрольная работа 1 + 0.25 * Контрольная работа 2
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Тазетдинов, Р. Г. Химические источники тока с реакционно формирующимся электролитом [Электронный ресурс] / Р. Г. Тазетдинов, Г. С. Тибрин. - М.: Изд-во МАИ, 2013. - 172 с.: ил. - ISBN 978-5-4316-0115-6 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/453267
  • Химические источники тока : справочное пособие, Дасоян, М. А., 1969

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Потенциал возобновляемой энергетики, Газман, В. Д., 2022
  • Юдаев И. В., Даус Ю. В., Гамага В. В. - Возобновляемые источники энергии - Издательство "Лань" - 2021 - ISBN: 978-5-8114-8523-9 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/176666

Авторы

  • Ярославцев Андрей Борисович
  • Еремейкина Елена Алексеевна
  • Постриганова Анастасия Владимировна
  • Стенина Ирина Александровна