燃料电池

课程信息

课程名称／课程号	适用范围与修读要求
燃料电池 ENER3043M	新能源 · 25级及以前、26级 专业选修 · 模块选修

课程简介

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燃料电池概论主要介绍燃料电池原理和各种燃料电池的特性和发展现状，是能源与环境、新能源与可再生能源类专业的一门重要技术基础课。课程涉及与燃料电池相关的电化学、材料、环境和微生物的基础知识，主要内容包括燃料电池概述、电化学基本知识、燃料电池基本参数、质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和微生物燃料电池。通过本课程学习，学生能够掌握燃料电池基本原理和相关学科的基础知识，了解燃料电池的发展和应用。

来源：教务网。

课程内容

分数构成

平时（上课与作业）40%，期末大作业考核（书面报告+PPT口头展示）60%

课程大纲

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（1）概述 2学时

1．能源和环境面临的挑战，新能源、储能、减排、碳中和等热点

2.燃料电池定义

3.燃料电池种类

4.燃料电池的现状与未来的发展

（2）电化学基础理论 2学时

1.电化学反应简介

2.电极电位

3.电极过程动力学

（3）燃料电池的基本参数 2学时

1.功率与功率密度

2.电流与电流密度

3.电池效率

4.电池极化现象

（4）质子交换膜燃料电池 7学时

1.电池结构与电池材料

2.催化剂和质子交换膜

3.膜电极装备方法和结构

4.H2-O2电池

5.DMFC

6.其它燃料的电池

7.质子交换膜燃料的特性与应用

8.燃料电池实物演示

（5）碱性燃料电池 1学时

1.电极反应与电极过程动力学

2.电池特性

（6）熔融碳酸盐燃料电池 1学时

1.电池结构与电极反应

2.电池特性与应用

（7）固体氧化物燃料电池 2学时

1.固体氧化物燃料电池的电极材料

2.固体氧化物燃料电池的结构

3.固体氧化物燃料电池的特性与应用

（8）微生物燃料电池 5学时

1.微生物燃料电池的原理

2.微生物燃料电池的特性

3.微生物燃料电池的应用前景

4.其它微生物电化学系统

（9）燃料电池在未来能源可持续发展体系中作用与挑战 2学时

1.燃料电池与其它能源体系的耦合

2.大规模储能和电动汽车动力电源系

附：授课时间表

周次	学时	教学内容（要点）	课程思政融入点和实施方法	教学形式（理论、讨论、实践、实验、测试等）
1	3	概述、电化学基础理论		理论讲授
2	3	电化学基础理论、燃料电池的基本参数		理论讲授
3	3	质子交换膜燃料电池	课程思政融入点：爱国情怀 实施方法：案例1，介绍近两个世纪的能源发展史，“Hydrogen cycle”的提出背景，和发展燃料电池内涵，强化环保意识，激励创新精神，让学生开辟新能源知识体系，增强民族文化自信，将能源与环保融合，正确认识我国确立“碳达峰”与“碳中和”的战略目标，激发科技报国的家国情怀和使命担当。	课堂引导讨论：能源、新能源、环境。
4	3	质子交换膜燃料电池		理论讲授
5	3	质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池	课程思政融入点：开拓科学视野 实施方法：基于燃料电池基础理论，分析其能量转化效率的优势，设计新型燃料电池与传统热发电耦合系统，开拓科学视野。	课外作业：分析燃料电池能量转化效率，煤燃料电池的可行性分析与可能的特性。
6	3	固体氧化物燃料电池、微生物燃料电池		理论讲授
7	3	微生物燃料电池	课程思政融入点：创新思维。 实施方法：案列2，帮助学生认识废水-废水处理-能源化与资源化所赋予的内涵，了解废水处理与能源化的专业知识，深刻理解到新技术对于解决水资源短缺和环境保护的重要性。通过案列分析讨论，使学生能够认识到，通过创新思维，开发新技术可使废水成为能源，促进废水处理从传统的耗能向产能的方向发展，实现废水持续处理，意思到经济发展与环境保护并非相互对立的一对矛盾，而是能够实现二者的和谐发展。他们的责任重大，使命光荣。	讨论：废水来源、生态环境影响、废水处理能耗、废水含有的能量、有效回收废水中能量可行性、能源与环境和社会的三重效应。
8	3	微生物燃料电池、燃料电池在未来能源可持续发展体系中作用与挑战		理论讲授