《燃料電池與器件》課程教學(xué)大綱

《燃料電池與器件》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱燃料電池與器件課程編號330020124課程性質(zhì)專業(yè)選修課課程類別專業(yè)課開課單位無機(jī)材料教研室授課學(xué)期第六學(xué)期學(xué)分/學(xué)時1.5/24課內(nèi)學(xué)時24理論授課24上機(jī)學(xué)時0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時0課外學(xué)時30適用專業(yè)新能源材料與器件是否雙語是先修課程《物理化學(xué)》、《電化學(xué)原理》、《新能源材料概論》、《材料制備新技術(shù)》后續(xù)課程《太陽能方向?qū)I(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》、畢業(yè)設(shè)計（論文）二、課程簡介燃料電池與器件課程是新能源材料與器件專業(yè)必修的專業(yè)選修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握燃料電池的的基本知識、基本原理、燃料電池的類型以及氫燃料的制備、純化與儲存培養(yǎng)學(xué)生生產(chǎn)工藝應(yīng)用和設(shè)備管理能力，為該領(lǐng)域培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生的工程技術(shù)人才。三、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.了解學(xué)科的發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的職業(yè)觀、專業(yè)觀，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德行和素養(yǎng)，將學(xué)生個人發(fā)展與國家發(fā)展結(jié)合起來。課程目標(biāo)2.燃料電池與器件以培養(yǎng)具有一定理論知識和較強(qiáng)實(shí)踐能力的技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo)。通過燃料電池與器件掌課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握燃料電池及制備過程中的基本理論知識，為學(xué)生以后從事該方向的工作奠定基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3.通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標(biāo)4.使學(xué)生能夠合理的設(shè)計燃料電池與器件方面的實(shí)驗(yàn)，能夠正確評價新能源材料對社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。（二）課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)8.1：具有良好的思想素質(zhì)和社會道德。指標(biāo)點(diǎn)8.2具有正確的世界觀和人生觀。8-職業(yè)規(guī)范課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)1.4：掌握用于解決復(fù)雜工程問題的新能源材料與器件專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能用于新能源材料的制備、表征、器件組裝、性能檢測等，解決新能源材料與器件領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。1-工程知識課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)2.3：具有應(yīng)用新能源材料與器件的基本原理，并通過文獻(xiàn)研究對新能源材料與器件工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問題進(jìn)行識別、分析、表達(dá)，以獲得有效結(jié)論的能力。指標(biāo)點(diǎn)3.1：針對新能源材料與器件產(chǎn)品或項(xiàng)目等復(fù)雜工程問題，具有設(shè)計滿足特定需求的新能源材料與器件生產(chǎn)過程系統(tǒng)、操作單元或工藝流程的能力，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。2-問題分析3-設(shè)計/開發(fā)解決方案課程目標(biāo)4指標(biāo)點(diǎn)3.3：新能源材料與器件產(chǎn)品或項(xiàng)目方案設(shè)計中能夠綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。指標(biāo)點(diǎn)7.1：能夠理解和評價新能源材料與器件產(chǎn)品或項(xiàng)目對人文和自然環(huán)境的影響。指標(biāo)點(diǎn)7.3在工程實(shí)踐中主動應(yīng)用能夠改善環(huán)境、促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)。3-設(shè)計/開發(fā)解決方案7-環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元燃料電池概述及電化學(xué)基礎(chǔ)（學(xué)時數(shù)：8學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容燃料電池的工作原理，燃料電池的分類；燃料電池的發(fā)展歷史，燃料電池的特性；了解燃料電池的應(yīng)用。燃料電池?zé)崃W(xué)、電極過程動力學(xué)、極化；極化測試。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)關(guān)鍵詞匯、燃料電池的原理和分類、燃料電池?zé)崃W(xué)和電極過程動力學(xué)。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，全面闡述燃料電池及電化學(xué)基礎(chǔ)，特別是燃料電池在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用；（2）通過課堂練習(xí)和課堂討論，展示燃料電池的快速發(fā)展以及在工程實(shí)際領(lǐng)域中的重要地位；（3）隨著新工藝的不斷開發(fā)，燃料電池知識也需隨之增長，鼓勵學(xué)生課下查閱文獻(xiàn)，進(jìn)一步加深對燃料電池行業(yè)發(fā)展動態(tài)的了解，培育學(xué)生的科學(xué)思維和探索創(chuàng)新的精神。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握關(guān)鍵詞匯；燃料電池的工作原理，燃料電池的分類；了解燃料電池的發(fā)展歷史，掌握燃料電池的特性；了解燃料電池的應(yīng)用。掌握燃料電池?zé)崃W(xué)、掌握電極過程動力學(xué)、掌握極化；了解極化測試，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷，培育學(xué)生的科學(xué)思維，探索創(chuàng)新的精神、精益求精的工匠精神。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.了解學(xué)科的發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的職業(yè)觀、專業(yè)觀，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德行和素養(yǎng)，將學(xué)生個人發(fā)展與國家發(fā)展結(jié)合起來。課程目標(biāo)2.燃料電池與器件以培養(yǎng)具有一定理論知識和較強(qiáng)實(shí)踐能力的技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo)。通過燃料電池與器件掌課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握燃料電池及制備過程中的基本理論知識，為學(xué)生以后從事該方向的工作奠定基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3.通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。第二單元燃料電池類型（學(xué)時數(shù)：16學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理；PEMFC發(fā)展簡史；掌握PEMFC主要部件、單電池與單電池組；PEMFC電池組失效分析；直接甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理；DMFC關(guān)鍵材料；PEMFC和DMFC的差別；DMFC存在的問題及應(yīng)用；固體氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理；SOFC的發(fā)展概況；SOFC關(guān)鍵材料；SOFC的發(fā)展趨勢及面臨的問題；SOFC電池組合高功率密度SOFC；堿性燃料電池的結(jié)構(gòu)與工作原理；AFC發(fā)展概況；SOFC關(guān)鍵材料；SOFC優(yōu)缺點(diǎn)；單電池與單電池組；磷酸燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理；PAFC發(fā)展?fàn)顩r；PAFC結(jié)構(gòu)材料；影響PAFC性能和壽命的因素及改進(jìn)辦法；PAFC優(yōu)缺點(diǎn)。熔融碳酸鹽燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理以及關(guān)鍵材料；MCFC發(fā)展概況；MCFC單電池與單電池組；操作條件對MCFC性能的影響；MCFC優(yōu)缺點(diǎn)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：關(guān)鍵詞匯、PEMFC、DMFC、SOFC、PAFC和MCFC結(jié)構(gòu)與工作原理以及關(guān)鍵材料。難點(diǎn)：關(guān)鍵詞匯、學(xué)會舉一反三，能夠?qū)⑷剂想姵氐南嚓P(guān)知識應(yīng)用到實(shí)際工作中。3.教學(xué)方法通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，介紹PEMFC、DMFC、SOFC、PAFC和MCFC，主要涉及結(jié)構(gòu)與工作原理以及關(guān)鍵材料等內(nèi)容；通過課堂測驗(yàn)和課堂討論，對PEMFC、DMFC、SOFC、PAFC和MCFC進(jìn)行比較。同時通過舉一反三，討論如何將將點(diǎn)燃電池的相關(guān)知識應(yīng)用到實(shí)際工作中。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過該單元的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握關(guān)鍵詞匯；質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理；了解PEMFC發(fā)展簡史；掌握PEMFC主要部件、單電池與單電池組；了解PEMFC電池組失效分析；掌握直接甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握DMFC關(guān)鍵材料；掌握PEMFC和DMFC的差別；了解DMFC存在的問題及應(yīng)用；掌握固體氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解SOFC的發(fā)展概況；掌握SOFC關(guān)鍵材料；了解SOFC的發(fā)展趨勢及面臨的問題；了解SOFC電池組合高功率密度SOFC；掌握堿性燃料電池的結(jié)構(gòu)與工作原理；了解AFC發(fā)展概況；掌握SOFC關(guān)鍵材料；掌握SOFC優(yōu)缺點(diǎn)；了解單電池與單電池組；掌握磷酸燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理；了解PAFC發(fā)展?fàn)顩r；掌握PAFC結(jié)構(gòu)材料；掌握影響PAFC性能和壽命的因素及改進(jìn)辦法；了解PAFC優(yōu)缺點(diǎn)。掌握熔融碳酸鹽燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理以及關(guān)鍵材料；了解MCFC發(fā)展概況；了解MCFC單電池與單電池組；掌握插座條件對MCFC性能的影響；了解MCFC優(yōu)缺點(diǎn)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.了解學(xué)科的發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的職業(yè)觀、專業(yè)觀，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德行和素養(yǎng)，將學(xué)生個人發(fā)展與國家發(fā)展結(jié)合起來。課程目標(biāo)2.燃料電池與器件以培養(yǎng)具有一定理論知識和較強(qiáng)實(shí)踐能力的技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo)。通過燃料電池與器件掌課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握燃料電池及制備過程中的基本理論知識，為學(xué)生以后從事該方向的工作奠定基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3.通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標(biāo)4.使學(xué)生能夠合理的設(shè)計燃料電池與器件方面的實(shí)驗(yàn)，能夠正確評價新能源材料對社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時安排課內(nèi)課外學(xué)時比例第一單元燃料電池概述及電化學(xué)基礎(chǔ)講授法、課堂練習(xí)、專題討論課程目標(biāo)1、281:1.25第二單元燃料電池類型講授法、專題討論、PPT講解課程目標(biāo)1、2、3161:1.25合計2430五、課程考核及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評價細(xì)則平時成績70%作業(yè)30本門課程3次作業(yè)，每次最高10分。主要考核內(nèi)容：階段性重點(diǎn)難點(diǎn)作業(yè)評分的具體標(biāo)準(zhǔn)：能按時認(rèn)真完成布置的作業(yè)，書寫工整，答案正確合理（9-10分）；能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案正確（7.5-8.9分）；能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫潦草，答案不準(zhǔn)確（0-5.9分）。課堂練習(xí)40考核內(nèi)容：沒節(jié)課都會有口語及翻譯練習(xí)，根據(jù)表現(xiàn)記分。及評價細(xì)則：課堂練習(xí)每位學(xué)生不少于4次，每次10最高分。課堂表現(xiàn)30課堂表現(xiàn)包括出勤和PPT講解，其中出勤10分，PPT講解20分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，無故缺勤6次以上出勤記0分。設(shè)置分組PPT講解1次，按表現(xiàn)記分，最高20分。結(jié)課測驗(yàn)30%英語寫作100完成規(guī)定寫作，按表現(xiàn)記分，最高100分。（二）課程考核對課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元燃料電池概述及電化學(xué)基礎(chǔ)1燃料電池概述2燃料電池的電化學(xué)基礎(chǔ)作業(yè)、課堂練習(xí)課程目標(biāo)1、2第二單元燃料電池類型3燃料電池類型作業(yè)、課堂練習(xí)、課堂討論，PPT講解課程目標(biāo)1、2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材王志成,錢斌,張惠國.燃料電池與燃料電池汽車.