Домой

Рабочая программа дисциплины введение в водородную энергетику направление (специальность) ооп: подготовка бакалавров




Скачать 242.24 Kb.
НазваниеРабочая программа дисциплины введение в водородную энергетику направление (специальность) ооп: подготовка бакалавров
Дата14.03.2013
Размер242.24 Kb.
ТипРабочая программа
Содержание
Виды учебной деятельности и временной ресурс
Вид промежуточной аттестации
2. Место модуля (дисциплины в структуре ООП
3. Результаты освоения модуля (дисциплины)
4. Структура и содержание модуля (дисциплины)
4.2. Структура модуля (дисциплины) по разделам и формам организации обучения
5. Образовательные технологии
2) практические занятия
3) выполнение индивидуальных заданий
Методы и формы организации обучения (ФОО)
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) включает следующие виды работ
6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по модулю (дисциплине)
6.4. Контроль самостоятельной работы
6.5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины)
Список вопросов для семестровых испытаний
8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)
Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)
...
Полное содержание
Подобные работы:

УТВЕРЖДАЮ

Проректор - директор физико-технического института


_____________В.П. Кривобоков

«_____»________________2010


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ В ВОДОРОДНУЮ ЭНЕРГЕТИКУ


НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП: подготовка бакалавров

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: 011200 «Физика»

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г.

КУРС 4 СЕМЕСТР VII

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 2

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: Математический анализ; Дифференциальные уравнения; Интегральные уравнения и вариационное исчисление; Теория вероятности и математическая статистика; Механика, молекулярная физика, термодинамика; Физика атома, атомного ядра и частиц; Введение в физическую лабораторию; Химия; Физика твердого тела; Физика конденсированного состояния.

КОРЕКВИЗИТЫ: Электрофизические и плазменные установки; Основы теплопередачи; Основы анализа поверхности твердых тел и тонких пленок; Экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния


^ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ: 30 часов

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА: 30 часов

ИТОГО: 60 часов


ФОРМА ОБУЧЕНИЯ: очная

^ ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: зачет

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра водородной энергетики и плазменных технологий ФТИ


ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ _________________ В.П. Кривобоков

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _________________ И.П. Чернов

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ­­­­­­­­­­­­­­­­­­_________________ Н.С. Сочугов


2010 г.

1. Цели освоения модуля (дисциплины)

  1. Освоение современных знаний об основных направлениях развития и достижениях в области водородной энергетики.

  2. Приобретение навыков работы с научной литературой, с применением современных информационных технологий, навыков подготовки научных докладов и статей.

  3. Первичное знакомство с техническими средствами водородной энергетики.

  4. Уяснение важности развития водородной энергетики в свете современной экологической ситуации и ограниченности энергоресурсов.

^ 2. Место модуля (дисциплины в структуре ООП

Для успешного освоения дисциплины необходимы знания следующих дисциплин: математический анализ; дифференциальные уравнения; интегральные уравнения и вариационное исчисление; теория вероятности и математическая статистика; механика, молекулярная физика, термодинамика; физика атома, атомного ядра и частиц; введение в физическую лабораторию; химия; физика твердого тела; физика конденсированного состояния

Параллельно с курсом могут изучаться следующие дисциплины:

электрофизические и плазменные установки; основы теплопередачи; основы анализа поверхности твердых тел и тонких пленок; экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния.

^ 3. Результаты освоения модуля (дисциплины)

В результате освоения дисциплины студент должен будет

Знать:

  1. Структуру водородной энергетики.

  2. Основные методы получения, хранения и транспортировки водорода.

  3. Типы и принципы работы топливного элемента, солнечного элемента.

Уметь:

  1. Работать с солнечными элементами и электролизерами.

  2. Проводить эксперименты с различными электрохимическими устройствами.

Владеть методами расчетов энергетической эффективности электрохимических устройств

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1. Универсальные: Способность оценивать место и роль водородной энергетики в энергобалансе будущего. Умение оценивать перспективность направлений развития энергетики.

2. Профессиональные: Способность проводить самостоятельные исследования характеристик солнечных элементов и электролизеров. Умение собирать и эксплуатировать простые электрохимические установки.

^ 4. Структура и содержание модуля (дисциплины)

4.1. Аннотированное содержание разделов модуля (дисциплины)

1. Введение. Этапы развития человечества. Воздействие традиционной энергетики на окружающую среду. Тенденции динамики энергосектора, структура энергосектора. Структура потребления первичных энергетических ресурсов в мире и в России. Динамика структуры потребления энергоресурсов в мире. Прогноз потребления энергетических ресурсов в мире до 2050 года. Изменение структуры первичных источников энергии. Возможные пути развития энергетики: современная система энергоснабжения; концепции водородной энергетики. (4 часа)

2. Водородная энергетика. Предпосылки перехода к водородной энергетике. Факторы определяющие неизбежность энергетической революции: демографические; природно – экологические; экономические; научно – технические; геополитические. (2 часа)

3. Основные направления развития водородной энергетики. Водород – универсальный энергоноситель: его достоинства, недостатки, характеристики водорода как топлива. Производство водорода. Хранение и транспорт водорода. Использование водорода. Производство топливных элементов и энергоустановок на их основе. Топливный элемент: устройство и принцип его работы; виды топливных элементов; основные характеристики топливных элементов. Области применения топливных элементов. Водородная безопасность. (10 часов)

4. Развитие водородной энергетики в разных странах. Водородная программа США, Японии, стран Европейского союза. (2 часа)

5. Водородная энергетика в России. Отечественный опыт в области водородной энергетики. Формирование национальной научно – инновационной программы «Водородная энергетика»: необходимость, цели, задачи, содержание и структура национальной водородной программы; сроки и этапы формирования и реализации программы; основные участники водородной программы. (4 часа)

6. Международное сотрудничество в реализации стратегии перехода к водородной энергетике. Заключение (2 часа).

^ 4.2. Структура модуля (дисциплины) по разделам и формам организации обучения

№ п/п

Наименование темы

Аудиторная работа, час

СРС (час)

Колл., контр. р.

Итого

Лек-ции

Практ. Зан.

Лаб. Зан.

1

Введение. Этапы развития человечества. Воздействие традиционной энергетики на окружающую среду. Структура и динамика потребления первичных энергетических ресурсов в мире и в России.

2







1




3

2

Прогноз потребления энергетических ресурсов в мире до 2050 года. Возможные пути развития энергетики: современная система энергоснабжения; концепции водородной энергетики.

2







1




3

3

Предпосылки перехода к водородной энергетике. Факторы определяющие неизбежность энергетической революции.

2







1




3

4

Основные направления развития водородной энергетики. Водород – универсальный энергоноситель.

2







1




3

5

Производство водорода. Хранение и транспорт водорода. Использование водорода.

2







2




4

6

Топливный элемент: устройство и принцип его работы; виды топливных элементов; основные характеристики топливных элементов.

2







2




4

7

Исследование характеристик электролизера







2

2




4

8

Исследование характеристик водородного топливного элемента







2

2




4

9

Производство топливных элементов и энергоустановок на их основе.

2







2




4

10

Области применения топливных элементов. Водородная безопасность.

2







2




4

11

Развитие водородной энергетики в разных странах. Водородная программа США, Японии, стран Европейского союза.

2







2




4

12

Водородная энергетика в России. Отечественный опыт в области водородной энергетики.

2







2




4

13

Исследование эффективности системы электролизер – топливный элемент







2

2




4

14

Национальная научно – инновационная программа «Водородная энергетика»

2







2




4

15

Коллоквиум: Доклады по теме реферата










2

2

4

16

Международное сотрудничество в реализации стратегии перехода к водородной энергетике.

2







2




4




ИТОГО

24




6

28

2

60

^ 5. Образовательные технологии

Планируемые результаты освоения дисциплины достигаются использованием следующих образовательных технологий:

1) лекции нацелены на освоение современных представлений в области водородной энергетики;

^ 2) практические занятия направлены на активизацию познавательной деятельности студентов и освоение экспериментальных и расчетных методов исследований в области преподаваемой дисциплины;

^ 3) выполнение индивидуальных заданий предусматривает развитие навыков решения конкретных практических и проблемных задач;

4) подготовка рефератов предоставляет возможность научиться работать с оригинальной научной литературой, систематизировать и анализировать получаемые знания, формулировать физическую сущность поставленной задачи и способы ее решения;

консультации;

5) самостоятельная внеаудиторная работа направлена на закрепление получаемых теоретических знаний, приобретение навыков самостоятельного освоения нового материала и решения конкретных задач.


^ Методы и формы организации обучения (ФОО)

Методы \ФОО

Лекц.

Лаб. раб.

Пр. зан. / сем.

Тр, Мк

СРС

К. пр.

IT-методы



















Работа в команде




6













Case- study



















Игра



















Методы проблемного обучения



















Обучение на основе опыта



















Опережающая самостоятельная работа




12







20




Проектный метод



















Поисковый метод



















Исследовательский метод




















^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


6.1. Текущая СРС включает следующие виды работ:

- работа с лекционным материалом, поиск литературы и электронных источников (8 ч.)

- подготовка к лабораторным работам и практическим занятиям (8 ч.)

- подготовка к коллоквиуму (4 ч.)

^ 6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) включает следующие виды работ:

- поиск, анализ, структурирование информации для реферата (6 ч.)

- подготовка презентации по материалам реферата (4 ч.)

^ 6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по модулю (дисциплине)

В ходе изучения дисциплины студенты ведут подготовку к лекциям, лабораторным и практическим работам, готовят реферат по теме дисциплины. Примерный перечень тем рефератов:

  1. Необходимость развития водородной энергетики.

  2. Альтернативные источники энергии.

  3. Перспективность использования водорода в энергетике.

  4. Водородная энергетика и транспорт.

  5. Два сценария развития водородных технологий: базовый и водородный сценарии.

  6. Методы получения водорода из воды.

  7. Методы хранения водорода.

  8. История создания и развития топливных элементов.

  9. Термодинамические основы топливного элемента.

  10. Эффективность энергетических установок с топливными элементами.

  11. Твердооксидные топливные элементы: конструкция, оптимизация, развитие и применение.

  12. Щелочные топливные элементы: конструкция, оптимизация, развитие и применение.

  13. Твердополимерные топливные элементы: конструкция, оптимизация, развитие и применение.

  14. Кислотные топливные элементы: конструкция, оптимизация, развитие и применение.

^ 6.4. Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя. Самоконтроль осуществляется студентом в форме самооценки готовности к лекциям и выполнению лабораторных работ.

Контроль со стороны преподавателя осуществляется в форме проведения коллоквиума и оценки подготовленного реферата.


^ 6.5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

1. Введение в водородную энергетику / Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко, Г.Г. Кулешов. // М.: Энергоатомиздат, 1984, 264 с.

2. Водородная энергетика. Способы получения водорода для энергоустановок: Учебное пособие по курсу электрохимические установки / Н.В. Кулешов, Н.В. Коровин, В.П. Тельнов, Ред. Э.Л. Филиппов. // М.: МЭИ, 1989, 50 с.

3. Материалы сайта http://www.h2club.mirea.ru

4. Материалы сайта http://www.energospace.ru/hydrogen


^ 7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины)

Текущий контроль изучения курса студентами осуществляется по итогам выполнения контрольных работ, индивидуальных заданий, сдаче коллоквиума и подготовке реферата. Итоговым контролем является семестровый зачет.


^ Список вопросов для семестровых испытаний


1. Этапы развития человечества и роль энергетики в развитии цивилизации.

2. Первичные источники энергии (возобновляемы, невозобновляемые; традиционные, нетрадиционные).

3. Ископаемые источники энергии. Воздействие традиционной энергетики на окружающую среду.

4. Альтернативные источники энергии.

5. Тенденции динамики энергосектора: структура энергосектора, динамика развития энергетики.

6. Структура потребления первичных энергетических источников в мире. Динамика структуры потребления энергоресурсов в мире. Прогноз потребления энергетических ресурсов в мире до 2050 года.

7. Возможные пути развития энергетики: современная система энергоснабжения; концепции водородной энергетики.

8. Основные причины перехода к альтернативным источникам энергии (глобально – экологические, политические, экономические, социальные, эволюционно - исторические).

9. Водородная энергетика: предпосылки перехода к водородной энергетике; концепции водородной энергетики.

10. Факторы определяющие необходимость перехода к водородной энергетике (факторы: демографические, природно – экологические, экономические, научно – технические, геополитические).

11. Основные направления развития водородной энергетики.

12. Водород. Основные свойства водорода как химического элемента. Основные физические свойства водорода. Шугообразный водород.

13. Водород – универсальный энергоноситель (основные свойства водорода как топлива). Преимущества и недостатки водородного топлива.

14. Использование водорода в различных областях.

15. Производство водорода. Основные источники получения водорода.

16. Методы получения водорода.

17. Производство водорода из природного газа. Газификация угля.

18. Получение водорода. Электролиз воды (суть метода).

19. Термические методы производства водорода. Термомагнитный метод получения водорода.

20. Фотолиз. Электрохимический фотолиз (суть методов).

21. Термохимические методы получения водорода (с открытым и закрытым циклами). Суть метода. Достоинства и недостатки метода.

22. Радиолиз.

23. Производство водорода из различных источников энергии.

24. Хранение и транспортирование водорода (способы, формы и системы хранения и транспортирования).

25. Методы хранения водорода: физические, химические.

26. Средства и условия хранение газообразного водорода.

27. Средства и условия транспортирование газообразного водорода.

28. Средства и условия хранение жидкого водорода.

29. Средства и условия транспортирования жидкого водорода.

30. Хранение и транспортирование водорода в химически связанном состоянии.

31. Гидридная система хранения водорода.

32. Криоадсорбционное хранение водорода.

33. Хранение водорода в микрокапсулированном и инкапсулированном виде.

34. Хемотермические системы хранения и транспортирования тепловой энергии при помощи водорода.

35. Основные направления применения водорода.

36. Химические источники тока (их сравнение).

37. Топливный элемент (определение, его преимущества перед другими традиционными электрохимическими устройствами).

38. Устройство топливного элемента (структура топливного элемента, система обеспечивающая его работу).

39. Способы классификации топливных элементов.

40. Электрохимические процессы в топливном элементе (принцип работы ТЭ. По таблице рассказать про один из типов ТЭ (по выбору)).

41. Твердооксидный топливный элемент (структура, принцип работы, способы конструирования структуры ТОТЭ).

42. Водородная энергетика в России и за рубежом.


^ 8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)

Общий максимальный рейтинг за семестр – 100 баллов;

лекционный рейтинг - 24 балла (24 часов*1 балл/час);

рейтинг за выполнение лабораторных работ – 10 баллов (2 задания * 5 баллов/задание);

рейтинг за коллоквиум – 10 баллов;

рейтинг за выполнение реферата – 16 баллов

рейтинг за сдачу зачета – 40 баллов.


^ Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра





Текущий контроль

недели

Теоретический материал

Практическая деятельность

итого

разделы

вопросы.

баллы

задачи

задания

проблемы

баллы

баллы

1

Введение. Этапы развития человечества. Воздействие традиционной энергетики на окружающую среду. Структура и динамика потребления первичных энергетических ресурсов в мире и в России.




2













2

2

Прогноз потребления энергетических ресурсов в мире до 2050 года. Возможные пути развития энергетики: современная система энергоснабжения; концепции водородной энергетики.




2













2

3

Предпосылки перехода к водородной энергетике. Факторы определяющие неизбежность энергетической революции.




2













2

4

Основные направления развития водородной энергетики. Водород – универсальный энергоноситель.




2













2

5

Производство водорода. Хранение и транспорт водорода. Использование водорода.




2













2

6

Топливный элемент: устройство и принцип его работы; виды топливных элементов; основные характеристики топливных элементов.




2













2

7













Исследование характеристик электролизера




5

5

8













Исследование характеристик водородного топливного элемента




5

5

9

Производство топливных элементов и энергоустановок на их основе.




2













2

10

Области применения топливных элементов. Водородная безопасность.




2
















11

Развитие водородной энергетики в разных странах. Водородная программа США, Японии, стран Европейского союза.




2













2

12

Водородная энергетика в России. Отечественный опыт в области водородной энергетики.




2













2

13

Исследование эффективности системы электролизер – топливный элемент




2













2

14

Национальная научно – инновационная программа «Водородная энергетика»




2




Подготовка реферата




16

18

15













Коллоквиум: Доклады по теме реферата




10

10

16

Международное сотрудничество в реализации стратегии перехода к водородной энергетике




2













2

Сумма баллов в семестре

24










36

60

^ 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

Основная литература

1. Введение в водородную энергетику / Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко, Г.Г. Кулешов. // М.: Энергоатомиздат, 1984, 264 с.

2. Водородная энергетика. Способы получения водорода для энергоустановок: Учебное пособие по курсу электрохимические установки / Н.В. Кулешов, Н.В. Коровин, В.П. Тельнов, Ред. Э.Л. Филиппов. // М.: МЭИ, 1989, 50 с.

3. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение / Д.Ю. Гамбург, В.П. Семенов, Н.Ф. Семенов // М.: Химия, 1989, 672 с.

4. Fuel Cell Handbook (Seventh Edition) EG&G Technical Services, Inc. U.S. Department of Energy Office of Fossil Energy National Energy Technology Laboratory, 2004, p. 427/

5. Альтернативная энергетика и экология. // Международный научный журнал. Официальное издание НТЦ “ТАТА”, 2000 – 2008.


Дополнительная литература

  1. Проблематичность становления водородной энергетики / Г.С. Асланян, Б.Ф. Руетов // Теплоэнергетика, 2006, №4, с. 66 – 73.

  2. Два сценария развития водородной энергетики / А. Брусницын // Мировая энергетика, 2007, № 6 (42).

  3. Вода – новый источник энергии. 2-е издание, дополненное и переработанное / Ф.М. Канарев // Краснодар, 2000.

  4. Материалы – аккумуляторы водорода / А.Ф. Дресвянников // Казань, 2005.

  5. Энергетика: Два сценария будущего / Йерун ван дер Вир // Ведомости, 2008, №15 (2037).

  6. Водородная энергетика и топливные элементы / Г.А. Месяц, М.Д. Прохоров // Вестник российской академии наук, 2004, Т. 74, № 7, с. 579 – 597.

  7. Водородная энергетика России: к системе государственного регулирования / Г.Г.Лазарев, А.А. Ткаченко, В.И. Чкалов, В.В. Шинкаренко // Драгоценные металлы. Драгоценные камни, 2005, № 3.

  8. От главного редактора / В.А. Гольцов // Вестник водородной экономики и экологии, Донецк, Украина, 2004, №1.

  9. О предельных КПД тепловых установок / Э.Э. Шпильрайн // Сер. Энергетика и транспорт, М.: АН СССР, 1982, № 4, с. 121 – 126.

  10. Некоторые аспекты водородной энергетики и технологии / Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко // Теплоэнергетика, 1980, с.8 – 12.

  11. Некоторые проблемы водородной энергетики / В.А. Пивнюк // Высокие технологии на рынке драгоценных металлов и драгоценных камней, М.: АСМИ, 2004.

  12. Исследование эффективности производства и использования водорода как топлива в электроэнергетических системах / В.В. Зубарев, Н.А. Кирьянова, Д.А. Крылов // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Атомно – водородная энергетика и технология, вып. 3 (13), с. 3- 7.


Программное обеспечение и Internet-ресурсы

  1. Материалы сайта http://www.h2club.mirea.ru

  2. Материалы сайта http://www.energospace.ru/hydrogen


^ 10. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)

Технические средства: комплект мультимедийного оборудования для презентаций.

Лабораторное оборудование:

1. Комплект оборудования для проведения лабораторной работы «Исследование характеристик электролизера»

2. Комплект оборудования для проведения лабораторной работы «Исследование характеристик водородного топливного элемента»


Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки бакалавров 011200 «Физика».

.


Программа одобрена на заседании кафедры водородной энергетики и плазменных технологий


(протокол № 7 от «09» сентября 2010 г.)


Автор: Сочугов Николай Семенович


Рецензенты: доцент каф. ВЭПТ, к.ф.-м.н Блейхер Г.А.,

профессор каф. ВЭПТ, д.ф.-м.н. Янин С.Н.

Скачать 242.24 Kb.
Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2019
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты