《燃料电池/金属空气电池-应用与实践》课程教学大纲

《燃料电池/金属空气电池-应用与实践》课程教学大纲

一、课程基本信息

二、课程目标

（一）总体目标：

本课程是面向全校理、工类新能源材料与器件专业本科生开设的一门专业选修课，其任务使学生掌握燃料电池的基本电化学知识，掌握燃料电池的基本分类、基本工作原理、基本材料体系、基本电池构建等，了解燃料电池的基本应用，提高学生的科学素质，为后续课程的学习奠定基础。

（二）课程目标：

通过理论学习掌握燃料电池的基本电化学知识，掌握燃料电池的基本分类、基本工作原理、基本材料体系、基本电池构建等；通过实验教学过程，培养学生的实际动手操作能力，并结合课堂所学的理论知识，具有将理论知识应用于实践的能力。

课程目标1：

了解氢能经济，掌握氢气制备、储存和运输、应用

掌握储氢材料的分类、工作原理、制备方法

课程目标2：

掌握燃料电池分类、工作原理、基本组成及材料体系

掌握影响燃料电池性能的因素及应对措施

课程目标3：

通过实验教学掌握燃料电池的组装、测试及评价方法

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系

表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表

三、教学内容

第一章 氢能经济

1.教学目标

（1）掌握各种氢气制备方法

（2）掌握氢气存储与运输

（3）了解氢气的应用

2.教学重难点

氢气的制备原理

3.教学内容

讲授氢气制备方法、原理、存储与运输、应用等基础知识

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第二章 储氢材料

1.教学目标

（1）掌握各种储氢材料制备方法

（2）掌握各种储氢材料工作原理

（3）了解储氢材料的应用

2.教学重难点

氢气的制备及工作原理

3.教学内容

讲授储氢材料制备方法、原理、应用等基础知识

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第三章 燃料电池导论

1.教学目标

（1）掌握燃料电池的热力学常识

（2）掌握燃料电池的动力学常识

（3）了解燃料电池概述

2.教学重难点

燃料电池的热力学及电极过程动力学

3.教学内容

讲授燃料电池的热力学、动力学常识

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第四章 碱性燃料电池

1.教学目标

（1）掌握碱性燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握碱性燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握碱性燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解碱性燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

碱性燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授碱性燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第五章 磷酸燃料电池

1.教学目标

（1）掌握磷酸燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握磷酸燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握磷酸燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解磷酸燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

磷酸燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授磷酸燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第六章 质子交换膜燃料电池

1.教学目标

（1）掌握质子交换膜燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握质子交换膜燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握质子交换膜燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解质子交换膜燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

质子交换膜燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授质子交换膜燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第七章 直接醇类燃料电池

1.教学目标

（1）掌握直接醇类燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握直接醇类燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握直接醇类燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解直接醇类燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

直接醇类燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授直接醇类燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第八章 熔融碳酸盐燃料电池

1.教学目标

（1）掌握熔融碳酸盐燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握熔融碳酸盐燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握熔融碳酸盐燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解熔融碳酸盐燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

熔融碳酸盐燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授熔融碳酸盐燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第九章 固体氧化物燃料电池

1.教学目标

（1）掌握固体氧化物燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握固体氧化物燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握固体氧化物燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解固体氧化物燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

固体氧化物燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授固体氧化物燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第十章 直接碳燃料电池

1.教学目标

（1）掌握直接碳燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握直接碳燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握直接碳燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解直接碳燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

直接碳燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授直接碳燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第十一章 生物燃料电池

1.教学目标

（1）掌握生物燃料电池的定义、工作原理

（2）掌握生物燃料电池的组成、材料体系

（3）掌握生物燃料电池的性能影响因素及对策

（4）了解生物燃料电池的发展及应用

2.教学重难点

生物燃料电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授生物燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

第十二章 金属-空气电池

1.教学目标

（1）掌握金属-空气电池的定义、工作原理

（2）掌握金属-空气电池的组成、材料体系

（3）掌握金属-空气电池的性能影响因素及对策

（4）了解金属-空气电池的发展及应用

2.教学重难点

金属-空气电池的性能影响因素及对策

3.教学内容

讲授金属-空气电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等

4.教学方法

Ppt讲授

5.教学评价

课堂作业

四、学时分配

表2：各章节的具体内容和学时分配表

五、教学进度

表3：教学进度表

六、教材及参考书目

（电子学术资源、纸质学术资源等，按规范方式列举）

指定教材：曹殿学、王贵领等，《燃料电池系统》，北京航空航天大学出版社，2009年

参考书目：

 1. 衣宝廉，《燃料电池-原理技术应用》，化学工业出版社，2003年

 2. 毛宗强，《燃料电池》，化学工业出版社，2005年

 3. 章俊良，蒋峰景，《燃料电池-原理·关键材料和技术》，上海交通大学出版社，2014年

 4. 陈维荣，李奇，《质子交换膜燃料电池系统发电技术及其应用》，科学出版社，2016年

 5. 王绍荣，叶晓峰，《固体氧化物燃料电池技术》，武汉大学出版社，2015年

 6. 卢惠民，范亮，《金属燃料电池》，科学出版社有限责任公司，2016年

七、教学方法

 1．线上线下结合教学，充分利用立体化教学资源, 提高实验教学效率和效果。在教学中充分利用电子教案、动画于一体的多媒体网络课件和实验案例进行教学, 有效地改善了教学效果。

 2．注重引导学生进行研究式学习，注重发挥学生在实验教学活动中的主体作用, 采用多种教学形式培养学生解决问题的能力和综合素质。比如通过撰写小论文、实验学习报告交流等方式进行深入研究，引导学生进行研究式学习。     

八、考核方式及评定方法

（一）课程考核与课程目标的对应关系

表4：课程考核与课程目标的对应关系表

（二）评定方法

1．评定方法

平时成绩：20%，实验成绩：20%，期末考试60%

2．课程目标的考核占比与达成度分析

表5：课程目标的考核占比与达成度分析表

（三）评分标准