Overordnede kursusmål
Elektrokemiske enheder såsom brændselsceller, elektrolyseceller og
batterier anses for nøgleteknologier i omstillingen til et mere
bæredygtigt energisystem. Faststofelektrokemiske enheder såsom
højtemperaturbrændsels- og elektrolyseceller samt faststofbatterier
har særlige fordele i form af fx driftsfleksibilitet, energi- og
ressourceeffektivitet - samt sikkerhed - faktorer der gør dem
interessante i fremtidige energikonverterings- og
-lagringsteknologier. I en kombination af teori og eksperimenter
vil kurset introducere principperne for faststoffelektrokemi og
deres anvendelse i brændsels- og elektrolyseceller, batterier,
sensorer og gasrensning.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Forklare defektkemien af faste stoffer og relationen til deres
elektrokemiske egenskaber
- Forklare principperne bag og sammensætningen af en
fastoxidbrændselscelle
- Forklare brugen af en fastoxidcelle til elektrolyse af vand og
kuldioxid
- Forklare principperne bag brugen af faststofelektrokemiske
celler til at fjerne NOx
- Forklare brugen af en faststofelektrokemisk celle til direkte
omsætning af kulbaserede materialer til produktion af
elektricitet
- Forklare principperne bag faststofbatterier
- Anvende linear sweep voltammetri til at analysere
faststofelektrokemiske celler
- Anvende elektrokemisk impedansspektroskopi til at analysere
faststofelektrokemiske celler
- Anvende principperne af elektronmikroskopi til analyse og
evaluering af faststofelektrokemiske enheder
- Designe en elektrokemisk enhed/system baseret på en
faststofcelle
Kursusindhold
Omstilling af energisystemet fra fossile til vedvarende brændsler
og ressourcer kræver udvikling af effektive og sikre
energikonverterings- og -lagringsteknologier.
Faststofelektrokemiske enheder, som virker ved høje temperaturer,
kan omsætte kemisk energi i biomaterialer til elektricitet og
omvendt fremstille brændsler med høj energitæthed fra vedvarende
elektricitet. Faststofbatterier er også mere sikre end
konventionelle Li-ion batterier. Hvordan påvirker faststofkemien
materialernes elektrokemiske egenskaber? Hvordan fremstilles og
karakteriseres disse celler? Hvad er fordelene og ulemperne ved
disse faststofceller? Kurset vil introducere basale principper for
faststofelektrokemiske celler og vil ved eksperimenter gøre
deltagerne bekendt med cellekoncepter og deres
karakteriseringsmetoder, specielt impedansspektroskopi og linear
sweep voltammetri. I efterfølgende gruppearbejde skal materialernes
kemiske struktur-performance-sammenhæng analyseres og fremstilles i
to artikeltype rapporter og en mundtlig præsentation.
Litteraturhenvisninger
I kurset anvendes alene undervisningsmateriale - lærebøger,
opgaver, artikler m.v.- som er gratis tilgængelig for den
studerende via fx
www, DTU Bibliotek, DTU
Inside.
Bemærkninger
For en mere grundig teoretisk introduktion til emnet vil det være
en fordel for de studerende at deltage i kursus 47319. Mere
detaljeret viden om teoretiske aspekter af elektrokemi gives i
kurserne 47305 og 47513.
Sidst opdateret
26. april, 2021
