《燃料電池原理與技術(shù)》教學(xué)大綱

1、燃料電池原理與技術(shù)課程教學(xué)大綱（總學(xué)時(shí)數(shù)：40，學(xué)分?jǐn)?shù)：2.5）一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)課程。本課程的教學(xué)任務(wù)和目的，是使學(xué)生了解化石燃料不經(jīng)過(guò)燃燒而進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換的新方式。對(duì)燃料電池這一新能源技術(shù)有所認(rèn)識(shí)，了解質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池等燃料電池的基本原理、結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵材料和技術(shù)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用前景；開(kāi)闊專業(yè)知識(shí)面，培養(yǎng)節(jié)約能源、開(kāi)發(fā)新能源的創(chuàng)新精神。二、課程基本內(nèi)容和要求（一）燃料電池簡(jiǎn)介1. 理解燃料電池的定義與發(fā)展歷史。2. 掌握燃料電池基本工作原理，燃料電池的主要構(gòu)成部件。3. 了解燃料電池種類、系統(tǒng)、燃料電池應(yīng)用

2、。重點(diǎn)：燃料電池的原理及組成，燃料電池種類，系統(tǒng)。難點(diǎn)：燃料電池的工作原理及系統(tǒng)。（二）燃料電池的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)1. 掌握燃料電池理論效率的計(jì)算。2. 掌握燃料電池電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)與壓力的關(guān)系。3. 了解活化過(guò)電勢(shì)，濃差過(guò)電勢(shì)，歐姆過(guò)電勢(shì)的概念，掌握燃料電池的極化曲線。4. 了解燃料電池及其系統(tǒng)的實(shí)際效率。重點(diǎn)：燃料電池理論電動(dòng)勢(shì)及其影響因素， 過(guò)電勢(shì)及燃料電池極化曲線。難點(diǎn)：理論效率及理論電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，過(guò)電勢(shì)的概念。（三）質(zhì)子交換膜燃料電池1. 掌握質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理及其特點(diǎn)。2. 了解質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極組件。3. 掌握電極催化劑的要求，催化劑的選擇，催化劑的制備，

3、結(jié)構(gòu)和表征。4. 了解質(zhì)子交換膜燃料電池電極結(jié)構(gòu)，掌握電極的種類，組成和制備方法。5. 了解擴(kuò)散層的概念、作用和制備方法。6. 了解質(zhì)子交換膜的功能，性能，問(wèn)題及改進(jìn)方法；掌握雙極板的功能及要求，了解雙極板的材料要求，了解流場(chǎng)的概念。7了解電池組系統(tǒng)組成及其水、熱管理。重點(diǎn)：質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理，膜電極組件，催化劑以及擴(kuò)散層的概念和作用。難點(diǎn)：擴(kuò)散層的概念和應(yīng)用，流場(chǎng)的概念和內(nèi)涵。（四）直接醇類燃料電池1. 掌握直接醇類燃料電池的工作原理及其基本結(jié)構(gòu)。2. 了解直接醇類燃料電池的發(fā)展概況。3. 掌握直接甲醇燃料電池性能的改進(jìn)方式。4. 了解甲醇代替燃料的研究及發(fā)展前景。重點(diǎn)：直接醇類燃

4、料電池的工作原理及其結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)：直接甲醇燃料電池的性能改進(jìn)方式。（五）堿性燃料電池1. 掌握堿性燃料電池的工作原理。2. 了解堿性燃料電池的基本結(jié)構(gòu)。3. 掌握堿性燃料燃料電池性能的改進(jìn)方式。4. 了解堿性燃料電池的燃料及氧化劑，掌握電極，催化劑，電極結(jié)構(gòu)及其制備。5. 了解電解質(zhì)材料及其使用方法。6. 掌握影響電池性能的工作條件。重點(diǎn)：堿性燃料電池的原理及其結(jié)構(gòu)，堿性燃料電池的電極，電解結(jié)構(gòu)，電解質(zhì)材料，改進(jìn)方式，影響電池性能的工作條件。難點(diǎn)：堿性燃料電池的影響機(jī)理。（六）磷酸燃料電池1. 掌握磷酸燃料電池的工作原理及其基本結(jié)構(gòu)。2. 掌握工作條件對(duì)磷酸燃料電池的影響。3. 了解磷酸燃料電池

5、的發(fā)展概況。重點(diǎn)：磷酸燃料電池的原理及其結(jié)構(gòu)，磷酸燃料電池電池系統(tǒng)，工作條件對(duì)其性能的影響。難點(diǎn)：磷酸燃料電池系統(tǒng)。（七）熔融碳酸鹽燃料電池1. 掌握熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理及其基本結(jié)構(gòu)。2. 了解熔融碳酸鹽燃料電池的隔膜材料，掌握熔融碳酸鹽燃料電池的電極材料。3. 掌握操作條件對(duì)電池性能的影響。4. 了解熔融碳酸鹽燃料電池的發(fā)展概況。重點(diǎn)：熔融碳酸鹽燃料電池的原理及其結(jié)構(gòu)，熔融碳酸鹽燃料電池電池系統(tǒng)，工作條件對(duì)其性能的影響。難點(diǎn)：熔融碳酸鹽燃料電池的影響機(jī)理。（八）固體氧化物燃料電池1. 掌握固體氧化物燃料電池的工作原理。2. 了解固體氧化物燃料電池的關(guān)鍵材料，掌握固體氧化物燃料電池正極

6、材料的分類及其特征。3掌握固體氧化物燃料電池的電極材料。4. 了解固體氧化物燃料電池的連接體材料。5. 掌握固體氧化物的結(jié)構(gòu)和組成。6. 掌握單室固體氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)，組成，原理。7. 了解固體氧化物燃料電池的發(fā)展及應(yīng)用。重點(diǎn)：固體氧化物燃料電池的關(guān)鍵材料及其特點(diǎn)。難點(diǎn)：?jiǎn)问夜腆w氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)，組成及原理。（九）其他燃料電池1. 掌握生物燃料電池、金屬半燃料電池、生物燃料電池、直接硼氫化物燃料電池的原理、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)；2. 了解生物燃料電池、金屬半燃料電池、生物燃料電池、直接硼氫化物燃料電池的發(fā)展概況。三、學(xué)時(shí)分配表序號(hào)內(nèi) 容講授課內(nèi)實(shí)踐小計(jì)1燃料電池簡(jiǎn)介222燃料電池的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)

7、663質(zhì)子交換膜燃料電池 6284直接醇類燃料電池445堿性燃料電池446磷酸燃料電池227熔融碳酸鹽燃料電池448固體氧化物燃料電池6289其他燃料電池22合 計(jì)36440四、課內(nèi)實(shí)踐項(xiàng)目表序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi) 容要求學(xué)時(shí)數(shù)1燃料電池發(fā)電原理實(shí)驗(yàn)燃料電池的制作，發(fā)電過(guò)程的演示掌握燃料電池發(fā)電原理，掌握簡(jiǎn)單燃料電池的制作。22燃料電池綜合特性實(shí)驗(yàn)測(cè)量燃料電池輸出特性，做出所測(cè)燃料電池的伏安特性，（極化）曲線，電池輸出功率隨輸出電壓的變化曲線。計(jì)算燃料電池的最大輸出功率及效率掌握燃料電池的性能測(cè)試方法及性能評(píng)價(jià)2合 計(jì)4五、課程考核考核的要點(diǎn)有：燃料電池的原理及組成，燃料電池種類，主要構(gòu)件，系統(tǒng)組成；

8、燃料電池理論效率的計(jì)算，電池電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)與壓力的關(guān)系；活化過(guò)電勢(shì)，濃差過(guò)電勢(shì)，歐姆過(guò)電勢(shì)的概念，燃料電池的極化曲線。質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理，膜電極組件，催化劑以及擴(kuò)散層的概念和作用；直接醇類燃料電池的工作原理及其結(jié)構(gòu)；堿性燃料電池的原理及其結(jié)構(gòu)，堿性燃料電池的電極，電解結(jié)構(gòu)，電解質(zhì)材料，改進(jìn)方式，影響電池性能的工作條件；磷酸燃料電池的原理及其結(jié)構(gòu)，磷酸燃料電池系統(tǒng)，工作條件對(duì)其性能的影響；熔融碳酸鹽燃料電池的原理及其結(jié)構(gòu)，熔融碳酸鹽燃料電池系統(tǒng)，工作條件對(duì)其性能的影響；固體氧化物燃料電池的關(guān)鍵材料及其特點(diǎn)；生物燃料電池、金屬半燃料電池、生物燃料電池、直接硼氫化物燃料電池的原理、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)等。課程考核方式為閉卷考試?？荚嚦煽?jī)由卷面成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和平時(shí)成績(jī)組成。其中卷面成績(jī)占60%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%，平時(shí)成績(jī)占20%。六、有關(guān)說(shuō)明（一）先修課程工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、工程化學(xué)。（二）教學(xué)建議在講授時(shí)，注意結(jié)合教師科研；認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生參與燃料電池材料的制備環(huán)節(jié)，加深對(duì)該課程相關(guān)知識(shí)的理解。（三）教學(xué)參考書(shū)1. HYPERLINK /writer/翁史烈_1.html t _blank 翁史烈， HYPERLINK /writer/章俊良_1.html t _blank