【教學(xué)大綱】新能源材料

《新能源材料》課程教學(xué)大綱課程名稱(chēng)：新能源材料課程類(lèi)別：選修課適用專(zhuān)業(yè)：材料化學(xué)考核方式：考查總學(xué)時(shí)、學(xué)分：32學(xué)時(shí)2學(xué)分其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)一、課程教學(xué)目的新能源材料則是指實(shí)現(xiàn)新能源的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料。屬于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。本課程設(shè)置為材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)方向選修課程。屬于化學(xué)、物理、材料和能源等多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域。主要介紹當(dāng)前國(guó)內(nèi)國(guó)際幾大熱門(mén)能源材料及最新前沿進(jìn)展。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生基本掌握幾大熱門(mén)能源材料的理論知識(shí)和應(yīng)用基礎(chǔ)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)科交叉，拓寬材料領(lǐng)域知識(shí)。同時(shí)逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決生活和生產(chǎn)實(shí)踐中存在問(wèn)題的能力，并通過(guò)教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)融入本學(xué)科的最新成果及發(fā)展趨勢(shì)，為培養(yǎng)高素質(zhì)材料化學(xué)領(lǐng)域高層次人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)要求1、掌握能源材料的基本概念、分類(lèi)和特點(diǎn)，理解新能源材料的基礎(chǔ)理論。2、熟悉各類(lèi)常用的能源材料及其特點(diǎn)，了解各類(lèi)能源材料的制備工藝、工作原理和研究動(dòng)態(tài)。3、重點(diǎn)學(xué)習(xí)鎳氫電池材料、鋰離子電池材料、燃料電池材料和太陽(yáng)能電池材料四類(lèi)能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化材料的特點(diǎn)。三、先修課程材料物理化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、電化學(xué)四、課程教學(xué)重、難點(diǎn)課程重點(diǎn)：各類(lèi)新能源材料的結(jié)構(gòu)、工作原理和研究進(jìn)展。課程難點(diǎn)：工作原理及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系五、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段授課方式：課堂講授為主。采用討論式、啟發(fā)式教學(xué)法，開(kāi)展創(chuàng)造性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。授課手段：多媒體課件，課外輔導(dǎo)，討論等；六、課程教學(xué)內(nèi)容第一章緒論（1學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容（1）綠色能源（2）新能源與新能源材料（3）新能源材料前景展望2．重、難點(diǎn)提示(1)教學(xué)重點(diǎn)是能源的劃分方式與種類(lèi)；新能源主要種類(lèi)及儲(chǔ)量、分布；各種新能源所需核心材料及關(guān)鍵技術(shù)；(2)教學(xué)難點(diǎn)是如何區(qū)分綠色能源和新能源以及一次能源和二次能源；第二章氫能與儲(chǔ)氫材料（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容氫能的利用與開(kāi)發(fā)氫的制造技術(shù)氫的儲(chǔ)存和輸運(yùn)儲(chǔ)氫材料的分類(lèi)及發(fā)展現(xiàn)狀高效納米儲(chǔ)氫材料2．重、難點(diǎn)提示(1)教學(xué)重點(diǎn)是掌握各種儲(chǔ)氫材料的結(jié)構(gòu)、制備方法、工作特性和基本原理；(2)教學(xué)難點(diǎn)是儲(chǔ)氫的原理和提高儲(chǔ)氫能力的技術(shù)；第三章 鋰離子二次電池材料（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容正極材料負(fù)極材料電解質(zhì)材料隔膜鋰離子二次電池與納米技術(shù)2．重、難點(diǎn)提示(1)教學(xué)重點(diǎn)是掌握鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和充放電原理，了解鋰離子電池的負(fù)極、正極、電解質(zhì)、隔膜等材料的類(lèi)型、性能要求和制備方法；(2)教學(xué)難點(diǎn)是鋰離子二次電池的工作原理及各種材料的制備方法；第四章 鎳氫二次電池材料（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容（1）高密度球形Ni(OH)2正極材料（2）儲(chǔ)氫合金負(fù)極材料概述（3）新型高能儲(chǔ)氫負(fù)極合金（4）鎳氫電池材料的再生利用（5）鎳氫二次電池與納米技術(shù)2．重、難點(diǎn)提示(1)教學(xué)重點(diǎn)是掌握鎳氫二次電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，儲(chǔ)氫合金負(fù)極材料的類(lèi)型、技術(shù)要求和制備方法，鎳正極材料的類(lèi)型、技術(shù)要求和制備方法；(2)教學(xué)難點(diǎn)是儲(chǔ)氫合金負(fù)極工作原理和提高能量密度的途徑；第五章 燃料電池材料（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容（1）燃料電池現(xiàn)狀與未來(lái)（2）質(zhì)子交換膜燃料電池（3）熔融碳酸鹽燃料電池（4）堿性燃料電池（5）固體氧化物燃料電池（6）直接甲醇重整燃料電池（7）燃料電池與納米技術(shù)2．重、難點(diǎn)提示(1)教學(xué)重點(diǎn)是掌握各種燃料電池工作原理、基本類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，以及燃料電池材料的基本性能及其對(duì)燃料電池性能的影響；(2)教學(xué)難點(diǎn)是固體氧化物和直接甲醇重整燃料電池的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)；第六章 太陽(yáng)能及太陽(yáng)能電池材料（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容（1）太陽(yáng)能及太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介（2）晶體硅太陽(yáng)能電池材料（3）多晶薄膜太陽(yáng)電池材料（4）氧化鈦及氧化鋅染料敏化太陽(yáng)能電池（5）新型太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換材料的開(kāi)發(fā)2．重、難點(diǎn)提示(1)教學(xué)重點(diǎn)是掌握各種太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握太陽(yáng)能電池材料的主要種類(lèi)、制備流程和工藝技術(shù)特點(diǎn)；(2)教學(xué)難點(diǎn)是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換機(jī)制和新型太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換材料的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)；第七章 核能材料（3學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容（1）概述（2）改進(jìn)型水冷堆材料（3）先進(jìn)的核燃料的氚增殖材料2．重、難點(diǎn)提示(1)教學(xué)重點(diǎn)是掌握主要的幾種核能材料工作原理和技術(shù)特點(diǎn)；(2)教學(xué)難點(diǎn)是核能材料工作機(jī)制和研究進(jìn)展；七、學(xué)時(shí)分配章目教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)理論教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)一緒論10二氫能和儲(chǔ)氫材料40三鋰離子二次電池材料60四鎳氫二次電池材料60五燃料電池材料60六太陽(yáng)能及太陽(yáng)能電池材料60七核能材料30總計(jì)32八、課程考核方式1.考核方式：閉卷考試2.成績(jī)構(gòu)成：卷面成績(jī)九、選用教材和參考書(shū)目《新能源材料—基礎(chǔ)與應(yīng)用》，艾德生主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2010年《新能源材料與應(yīng)用