МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВПО «ВГУ»)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
физической химии
_______/
31.08.2011
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
М2.В. ДВ.3.1 Физико-химия процессов энергоконверсии
1. Шифр и наименование направления подготовки/специальности:
020100 Химия
2. Профиль подготовки/специализации: 020100. 68 - Физическая химия
3. Квалификация (степень) выпускника: магистр
4. Форма образования: очная
5. Кафедра, отвечающая за реализацию дисциплины:
кафедра физической химии
6. Составители программы: , к. х.н. |
7. Рекомендована: Научно-методическим Советом химического факультета |
8. Учебный год: 2013/2014 Семестр: 3
9. Цели и задачи учебной дисциплины:
Цели дисциплины: ознакомиться с физикохимическими основами процессов преобразования энергии.
В задачи курса входит: дать основы работы современных источников энергии, преобразования и аккумулирования различных видов энергии.
10. Место учебной дисциплины в структуре ООП:
профессиональный цикл, вариативная часть. При освоении данного курса обучающийся должен владеть основами теории фундаментальных разделов химии; способностью применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, иметь навыки самостоятельной обработки результатов измерений, необходимые для установления природы явления и определения его количественных характеристик.
11. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины:
а) общекультурные (ОК):
умение принимать нестандартные решения (ОК-2);
понимание принципов работы при проведении научных исследований (ОК-6).
б) профессиональные (ПК):
владение теорией и навыками практической работы в избранной области химии (в соответствии с темой магистерской диссертации) (ПК-3);
умение анализировать научную литературу по теме и самостоятельно составлять план исследования (ПК-4);
обладание способностью использовать полученные теоретические знания для решения различных практических задач; анализировать полученные результаты, делать необходимые выводы и формулировать предложения (ПК-5);
опыт участия в научных дискуссиях (ПК-6);
12. Структура и содержание учебной дисциплины:
12.1 Объем дисциплины в зачетных единицах/часах в соответствии с учебным планом — 2/72.
12.2 Виды учебной работы:
Вид учебной работы | Трудоемкость (часы) | ||||
Всего | В том числе в интерактивной форме | По семестрам | |||
III | - | - | |||
Аудиторные занятия | 28 | - | 28 | ||
в том числе: лекции | 28 | - | 28 | ||
практические | - | - | |||
лабораторные | - | - | |||
Самостоятельная работа | 44 | - | 44 | ||
Итого: | 72 | - | 72 | ||
Форма промежуточной аттестации | - | - | - |
12.3. Содержание разделов дисциплины:
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
1 | Техническая термодинамика | Принципы работы топливных энергоустановок. Первый закон термодинамики. Энергетический баланс. Второй закон термодинамики. Взаимопревращаемость различных видов энергии. Коэффициент полезного действия и коэффициент преобразования. Термодинамические циклы основных процессов энергоконверсии. Обратимые циклы. Потеря полезной внешней работы из-за необратимости процесса. Циклы двигателей внутреннего сгорания. Цикл Стирлинга. Циклы паросиловых установок. Циклы атомных электростанций. Циклы холодильных установок. Абсорбционные холодильные машины. Тепловой насос. Эксергетический метод оценки качества различных видов энергии и анализа термодинамической эффективности процессов энергоконверсии. Эффективность преобразования энергии. Условия получения максимальной работы. Эксергия. |
2 | Физикохимические основы процессов, связанных с получением моторных топлив | Природный газ, нефть и уголь - основные виды сырья для производства топлив различного назначения; представления об их химическом составе. Переработка нефти, газа, угля и других горючих ископаемых в различные моторные топлива. Каталитические процессы крекинга и реформинга углеводородов. Получение синтез-газа и различных энергоносителей на его основе. |
3 | Прямое безмашинное преобразование энергии | Принципы прямого преобразования энергии химических реакций в электрическую энергию в химических источниках тока. Основные типы химических источников тока (ХИТ): первичные (гальванические) элементы, аккумуляторы, топливные элементы. Принципы конструирования ХИТ. Электроды и электролиты ХИТ. Пористые системы. Электролиты ХИТ (водные, неводные, твердые, расплавленные). Мембраны. Первичные солевые и щелочные источники тока. Электрохимические и другие физико-химические процессы. Свинцовые аккумуляторы. Аккумуляторы с цинковым анодом. Термодинамика и кинетика электрохимических и иных физико-химических процессов. Металл-водородные электрохимические системы. Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Проблема использования магния и алюминия в химических источниках тока. Резервные водоактивируемые элементы и батареи с магниевыми анодами. Тепловые химические источники тока. Топливные элементы. |
4 | Водородная энергетика. Физикохимия получения и хранения водорода | Области применения водорода и источники энергии для его производства. Способы получения водорода. Электролиз и термохимическое разложение воды. Разложение аммиака и каталитическая конверсия (риформинг) газообразных и жидких углеводородов. Хранение и транспортировка водорода. Использование углеродных наносистема, хранение в инкапсулированном газообразном состоянии (микросферы, пенометаллы, цеолиты), в газообразном состоянии под давлением, в жидком состоянии. Хранение водорода в криогенном жидком состоянии на борту транспортных средств, в химически связанном состоянии в жидких средах, в твердофазном связанном состоянии в интерметаллидах, в комбинированных системах, в адсорбированном состоянии на криоадсорбентах. Процессы потребления водорода и перспективы их развития. Окислители для водородной энергетики: физико-химические проблемы использования. Перспективы использования водорода в качестве топлива. |
5 | Физикохимия использования возобновляемых источников энергии | Преобразование солнечной энергии в электроэнергию и энергию топлив. Фотохимическое и фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии. Процессы в полупроводниковых фотоэлектрохимических элементах. Фотоэлектролиз. Энергоконверсия в биокаталитических системах. Биотопливные элементы. Производство жидкого и газообразного топлив утилизацией органических отходов животноводства и растениеводства, переработки сельскохозяйственного сырья, лесной и деревообрабатывающей промышленности. Химическая энергетика и биотехнология. Термодинамика использования геотермальной энергии. Энергетика на градиентах солености водных ресурсов Земли. |
12.4 Междисциплинарные связи с другими дисциплинами:
№ п/п | Наименование дисциплин учебного плана, с которым организована взаимосвязь дисциплины рабочей программы | № № разделов дисциплины рабочей программы, связанных с указанными дисциплинами |
1 | М2.Б.1.4 Актуальные задачи физической химии | 1-3,5 |
2 | М2.В. ОД.3 Физико-химия процессов фазообразования | 3,4 |
3 | М2.В. ОД.2 Физико-химия процессов адсорбции | 4 |
12.5. Разделы дисциплины и виды занятий:
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Виды занятий (часов) | ||||
Лекции | Практические | Лабораторные | Самостоятельная работа | Всего | ||
1 | Техническая термодинамика | 6 | 0 | 0 | 14 | 20 |
2 | Физикохимические основы процессов, связанных с получением моторных топлив | 4 | 0 | 0 | 6 | 10 |
3 | Прямое безмашинное преобразование энергии | 8 | 0 | 0 | 12 | 20 |
4 | Водородная энергетика. Физикохимия получения и хранения водорода | 8 | 0 | 0 | 6 | 14 |
5 | Физикохимия использования возобновляемых источников энергии | 2 | 0 | 0 | 8 | 10 |
Итого: | 28 | 0 | 0 | 44 | 72 |
13. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
(список литературы оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ и используется общая сквозная нумерация для всех видов литературы)
а) основная литература:
№ п/п | Источник |
1 | Дамаскин / , , . — М. : Химия : КолосС, 2006. — 670 с. |
2 | Алхасов энергетика. Проблемы, ресурсы, технологии / ; под ред. . — М. : Физматлит, 2008. — 375 с. |
б) дополнительная литература:
№ п/п | Источник |
3 | Химические источники тока : справочник / под ред. , . – М. : Изд-во МЭИ, 2003. – 739 с. |
4 | Кириллин термодинамика /, , . – М.: Энергоатомиздат, 1983. - 414 с. |
5 | Бродянский метод и его приложения / , В. Фратшер, К. Михалек. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 288 с. |
6 | Сажин метод в химической технологии / . — М. : Химия, 1992. — 204 c. |
7 | Лебедев и технология основного органического и нефтехимического синтеза / – М.: Химия, 1988. – 592 с. |
8 | Коровин энергетика / . — М. : Энергоатомиздат, 1991. — 263 с. |
9 | Давтян непосредственного превращения химической энергии топлива в электрическую / ; АН СССР. Энергетический ин-т им. . — М. – Л. : Изд-во АН СССР, 1947. — 142 с. |
10 | Варфоломеев энергии биокаталитическими системами / . — М. : Изд-во МГУ, 1981. — 256 с. |
11 | Фотокаталитическое преобразование солнечной энергии : сб. ст. : в 2 ч. / АН СССР, Сибирское отд-ние, Ин-т катализа ; отв. ред. . — Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1985. – Ч. 1 : Химические и биологические методы. — 1985. — 195 с. |
12 | Фотокаталитическое преобразование солнечной энергии : сб. ст. : в 2 ч. / АН СССР, Сибирское отд-ние, Ин-т катализа ; отв. ред. . — Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1985. – Ч. 2 : Молекулярные системы для разложения воды. — 1985. — 246 с. |
13 | Энергетические ресурсы сквозь призму фотохимии и катализа / В. Бальцани [и др.] ; пер. с англ. , ; под ред. , . - М. : Мир, 1986. - 629 с. |
в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
№ п/п | Источник |
10 | Образовательный сайт "Физическая химия ОН-ЛАЙН" http://kozaderov. professorjournal. ru |
11 | Интернет портал образовательных ресурсов http://window. edu. ru |
14. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Учебники, учебные пособия, мультимедийная техника, аудиторный фонд
15. Форма организации самостоятельной работы:
Работа с литературой, выполнение домашних заданий.
16. Критерии оценки видов аттестации по итогам освоения дисциплины:
Оценка | Критерии оценок |
Зачтено | Владение теоретическим материалом, изложенным в лекциям. Выполнение заданий самостоятельной работы на 75%. |
Не зачтено | Недостаточное знание теоретического материала. Выполнение заданий самостоятельной работы менее 75% |
Программа рекомендована НМС химического факультета
протокол № 6 от 01.01.2001 г.
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЙ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Направление/специальность: 020100 Химия
Дисциплина: М2.В. ДВ.3.1 Физико-химия процессов энергоконверсии
Профиль подготовки: 020100.68 «Физическая химия»
Форма обучения :очная
Учебный год: 2013/2014
 |
Ответственный исполнитель,
зав. каф. физической химии,
проф. _________ 31.08.2011
Исполнитель,
доц. каф. физической химии ________ 31..08 2011
согласовано
Куратор ООП ВПО
по направлению/ специальности ________ 31.08.2011
Зав. отделом обслуживания ЗНБ ________ _____________ __.__ 2011
 |
РЕКОМЕНДОВАНА НМС химического факультета, протокол № 6 от 01.01.2001
