能量轉(zhuǎn)換與儲存課程教學(xué)大綱

1、能量轉(zhuǎn)換與儲存課程教學(xué)大綱課程基本信息（Course Information ）課程代碼PO429* 學(xué)時48* 學(xué)分3.0（Course Code）（Credit Hours）（ Credits）* 課程名稱（中文）能量轉(zhuǎn)換與儲存CourseName）課程性質(zhì)(Course Type)授課對象Audience）授課語言(Language of Instruction)開課院系（ School）先修課程Prerequisite ）授課教師Instructor ）課程簡介（Description）課程簡介（Description）（英文） Energy conversion and storag

2、e專業(yè)選修課新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科生中文機(jī)械與動力學(xué)院大學(xué)化學(xué)課程網(wǎng)址余晴春(Course Webpage)能量轉(zhuǎn)換與儲存是應(yīng)用各種物理，化學(xué)方法及工程手段實現(xiàn)能量高效清潔轉(zhuǎn)換與儲存的技術(shù)。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識，也為從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作、科學(xué)研究工作及管理工作提供重要的理論基礎(chǔ)。本課程通過電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和儲存，風(fēng)能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的優(yōu)化組合，相變儲能，壓縮空氣儲能等五個具體應(yīng)用技術(shù)，讓學(xué)生了解和掌握高效清潔能量轉(zhuǎn)化和儲存的背景科學(xué)基本細(xì)節(jié)：如電極動力學(xué)和界面電化學(xué)的基本概念，新能源系統(tǒng)中的能量匹配等。通過本課程教學(xué)，不僅使學(xué)生在能量轉(zhuǎn)換和儲存方面樹

3、立正確的概念，了解其應(yīng)用以及發(fā)展前景，同時培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)抽象、邏輯思維能力，進(jìn)一步強化實踐是檢驗理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識觀。The course highlights the need to store energy in order to strengthen power networks and maintain load levels. It introduces various types of storage methods, such as pumped hydro storage, thermal energy storage, compressed air energy storag

4、e, flow batteries an fuel cells, etc. Some are already in use, while others are still in development. The principles of science which these techniques are based on are clarified. For example, the first and the second law of thermodynamics, the principle of electrochemistry, and so on. The main chara

5、cteristics of the different electricity storage techniques and their field of application (permanent or portable, long- or short-term storage, maximum power required, etc.) are analyzed. These characteristics will serve to make comparisons in order to determine the most appropriate technique for eac

6、h type of application.With the introduction of specific projects of energy storage technology, students will havean intuitive understanding of the future in the relevant professional work, lay a solid theoretical foundation and accumulation of engineering experience.課程教學(xué)大綱（course syllabus）掌握各種能量直接轉(zhuǎn)化

7、和儲存的基本規(guī)律，并能在具體的工程實踐中得到應(yīng)用。（ A5.1）掌握能量轉(zhuǎn)換和儲存的基本單元，了解在各種技術(shù)領(lǐng)域中實際應(yīng)用的有效改善途徑學(xué)習(xí)目標(biāo)和方法。（A5.1）(Learning3. 能運用常規(guī)的電化學(xué)研究方法，如電位掃描技術(shù)，控制電位技術(shù)， 控制電流技術(shù)等，Outcomes)研究和測量各種電化學(xué)儲存和轉(zhuǎn)換裝置的性能。（A5.2）初步具有從實際問題抽象為科學(xué)理論，并運用科學(xué)理論分析解決實際問題能力。（ B2）5. 強化理論來源于實踐，實踐是檢驗理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識觀。（ A5.1, A5.2, C2）教學(xué)內(nèi)容學(xué)教學(xué)方式作業(yè)及要求基 本 要考查方時求式教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度安排及要求(Class S

8、chedule& Requirements)能量的高效清潔轉(zhuǎn)化與儲存(1)能量的定義和本質(zhì)，(2)能量空間的性質(zhì)，(3)能量轉(zhuǎn)化與儲存的特點。討論：能源利用的方法和手段電化學(xué)制氫方法(1)電解工程中的若干概念及基本計算： 電解工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)， 電解過程的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，物料，能量，電壓衡算。(2)電催化的類型及一般原理，影響電催化性能的因素，評價電催化性能的方法，氫氣析出的電催化討論：氫能經(jīng)濟(jì)時代對人類生活的影響各種電化學(xué)儲能電池3.1 高性能鋰離子電池(1)化學(xué)電源的組成和表示方法，分類，工作原理，電池的電動勢和電極電勢， 化學(xué)電源的性能。(2)電池活性材料， 固體氧化6課堂教學(xué) +/課堂討論

9、6課堂教學(xué) +/課堂討論6課堂教學(xué) +/課堂討論物活性物質(zhì)的電極過程，固溶體的電極過程， 電化學(xué)嵌入/ 脫嵌反應(yīng)。討論：各類新型鋰電池的3.2 超級電容器(1)雙電層結(jié)構(gòu)基本知識： 分散層理論， 離子的吸附， 離子特性吸附對雙電層結(jié)構(gòu)的影響，電極電位對電子傳遞反應(yīng)速率的影響， Butler課堂教學(xué) +Volmer 方程及簡化形式， 標(biāo)6/課堂討論準(zhǔn)交換反應(yīng)速率， 雙電層結(jié)構(gòu)對電極反應(yīng)速率的影響。(2)雙電層電容器的工作原理和種類。討論：鋰離子電池和超級電容器的比較和區(qū)別3.3 鈉硫電池：(1)無機(jī)固體電解質(zhì)的離子導(dǎo)電機(jī)理， 電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換與儲存用的諾干固體電解質(zhì)，4課堂教學(xué)/(2)固態(tài)離子導(dǎo)體

10、的傳輸性質(zhì)及電導(dǎo)測定，電極 / 固體電解質(zhì)表面的電極反應(yīng)，鈉硫電池的儲能原理和組成討論：3.4 全釩氧化還原液流電池(1)Nernst 方程，電化學(xué)體系中的傳輸現(xiàn)象和電流分布：電解質(zhì)溶液的傳質(zhì)方程，對流傳質(zhì)的理論分析和半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)， 隔膜和離子交課堂教學(xué) +/6課堂討論換膜中的傳輸， 一次，二次，三次電流分布。(2)全釩氧化還原液流電池的原理和組件。討論：分析各類儲能電池的特點和應(yīng)用場合4. 新能源系統(tǒng)和儲能電池的能量匹配4.1 風(fēng)能電站4課堂教學(xué)/(1)風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的特點，(2)彌補風(fēng)能缺陷的手段和方法，(3)風(fēng)能電站中儲能電池的匹配和控制。4.2 太陽能電站(1)太陽能能轉(zhuǎn)換成電能的特點，

11、(2)彌補太陽能缺陷的手段和方法，(3)太陽能電站中儲能電池的匹配和控制。討論：新能源體系和各類儲能電池匹配， 達(dá)到最大利用率。相變儲能及利用相變儲能的基本原理，各類相變儲能材料，相變儲能的應(yīng)用前景。討論：相變儲能材料在建筑節(jié)能方面的利用壓縮空氣儲能及其他物理儲能技術(shù)壓縮空氣儲能的原理和特點其他物理儲能技術(shù)討論：物理儲能和化學(xué)儲能的比較學(xué)習(xí)總結(jié)最后報告分?jǐn)?shù)組成=學(xué)生互評（4課堂教學(xué) +/課堂討論2課堂教學(xué) +/課堂討論2課堂教學(xué) +/課堂討論選取感興趣的課堂討論內(nèi)容，2交流報告/寫成不少于3000 字的報告。40%） +老師評定（ 60%）* 考核方式出席率 (10%)+隨堂提問 (20%)+課堂討論 (30%)+最后報告 (40%)(Grading)* 教材或參考資1.能源存儲新方法， （美）齊托著，機(jī)械工業(yè)出版社2015 ，1， 978-7-111-47638-2料2.能量產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、儲存、節(jié)能與耦聯(lián)，（美）德米雷爾著機(jī)械工業(yè)出版社 2015 ，(