氢能开发利用基础 教学大纲

1、氢能开发利用基础一、课程说明课程编号： 050335Z10课程名称：氢能开发利用基础/ Exploitation and Utilization of Hydrogen Energy课程类别：专业选修课学时/学分：24/1.5先修课程：大学物理、工科化学、物理化学、材料科学基础。适用专业：新能源材料与器件、有色冶金、材料冶金与环境工程等。参考教材：1.李星国等著.氢与氢能.北京：机械工业出版社.2012年；2.宋永臣译.氢能技术.北京：科学出版社.2009年；3.吴素芳.氢能与制氢技术.杭州：浙江大学出版社.2014年；4.Robert A. Huggins. Energy Storage.

2、Springer.2008年；5.Tushar K. Ghosh. Energy Resources and Systems. Springer.2013年。二、课程设置的目的意义本课程可以作为新能源材料与器件专业本科生的选修课程，课程设置的目的是拓展该专业本科生的学习视野，通过学习可以让学生了解“氢能”这种最洁净能源在交通运输与航空航天等领域的应用前景、现有氢能利用技术、各种现行工业制氢方法和目前正在研究的制氢技术等，从而为该专业学生未来从事相关工作与研究奠定基础。该课程还可以作为有色冶金、材料冶金与环境工程等专业本科生的选修课程。三、课程的基本要求知识：运用已学过的大学化学、物理化学、理论

3、电化学等基础知识，正确地认识和了解氢能利用的基本原理，了解各类制氢与储氢技术。能力：通过该课程的学习，使学生掌握氢气的性质及其主要应用领域、了解不同制氢技术与氢气纯化技术、了解氢燃料电池的工作原理，为学生在氢能领域的创新发明创造条件。素质：通过课程中的分析、讨论与辩论来培养分析沟通交流素质，培养基础理论知识的应用技能；通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。四、教学内容、重点难点及教学设计章节教学内容总学时学时分配教学重点教学难点教学方案设计（含教学方法、教学手段）讲课(含研讨)实践第1章氢能概述氢气性质、氢燃料的应用特性、氢能的利用及其使用的安全性问题2

4、20氢能利用方式及其使用的安全性问题氢能利用安全问题的来源教学思路：从氢的物理化学知识入手，对氢气及其利用方面的基础知识进行概述。教学模式：课堂讲授，课上和课后讨论。第2章电解水制氢电解水制氢的基本原理、工艺流程与主要设备220制氢基本原理与制氢效率的影响因素原理与提高制氢效率的途径教学思路：从水电解过程入手，讲述如何实现水的电解制氢(包括原理与工艺等)；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、大型作业的方式进行。第3章甲烷水蒸气重整制氢甲烷水蒸气重整反应的热力学分析与动力学分析、甲烷水蒸气重整反应的工业催化剂及研究、工艺流程220重整反应的热力学与动力学、重整用催化剂与重整制氢工艺流程甲烷

5、水蒸气重整反应的热力学与动力学分析教学思路：从热力学基础知识着手，分析甲烷水蒸汽重整反应的可行性；从动力学入手，分析重整的实现途径；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。第4章煤制氢煤气化制氢与煤焦化制氢的原理与工艺流程220煤制氢基本原理、工艺流程与设备煤制氢原理讲授教学思路：从煤的性能着手，分析煤气化与煤焦化的过程与原理；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。第5章甲醇制氢甲醇重整制氢、裂解制氢与部分氧化制氢原理、工艺以及催化剂220甲醇制氢的基本原理以及相应催化剂制备甲醇制氢的原理讲授教学思路：从甲醇结构以及其理化性能着手，分析甲醇重整制氢

6、、裂解制氢与部分氧化制氢原理，讲解如何实现的途径等；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。第6章氨分解制氢氨分解制氢反应机理、动力学、催化剂、工艺流程与主要装置220氨分解制氢的基本机理与过程动力学，氨分解制氢用催化剂氨分解制氢的过程动力学教学思路：从氨的理化性能入手，讲述氨分解制氢反应机理，过程中使用的催化剂及如何实现的工艺流程；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。第7章金属/水反应制氢制氢用金属的基本要求，制氢用合金的制备技术以及制氢原理220制氢用合金的制备技术及制氢原理如何得到高效率的制氢合金教学思路：从锂、铝等金属的水反应性能入手，讲

7、述这类金属制氢时需制备成合金的原因，同时分析典型的制氢过程机理；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。第8章氢的提纯技术提纯技术分类及各自原理、影响提纯效果的因素440重点讲述深冷分离法、变压吸附法与膜分离法回收提纯氢技术的原理与工艺过程各种氢的提纯技术原理教学思路：从氢气提纯的必要性以及不纯氢气中杂质的危害分析着手，提出选择提纯技术的要求，分析各类提纯技术原理等；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。第9章氢的存储与运输氢的存储与运输方式分类以及合金储氢原理220储氢用合金的要求以及经典储氢合金制备合金储氢原理教学思路：从氢在储运过程中可能产生

8、的危害，分析储运时的关键注意点，对现有储运方式进行分析，重点在储氢合金设计要求、储氢合金制备等方面进行讲述；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。第10章氢燃料电池氢燃料电池的工作原理，质子交换膜燃料电池的结构和组成，氢燃料电池的效率以及氢燃料电池使用的安全性440氢燃料电池的工作原理、氢燃料电池的效率及其安全性.氢燃料电池的工作原理与安全性的解决途径教学思路：从燃料电池工作中牵涉的物理化学知识入手，分析氢燃料电池的工作原理，对质子交换膜燃料电池的结构和组成进行细致讲解，同时还将分析氢燃料电池使用安全性等方面内容；教学模式：原理部分采取课前导学、课堂讲授、专题讨论的方式进行。五、实践教学内容和基本要求无实践教学安排六、考核方式及成绩评定本课程期末集中考核采用笔试进行，平时成绩采用课堂考勤、课外阅读、作业测评、平时测试、课内讨论等方式考核。平时成绩占总成绩比例为50%，期末集中考核占总成绩比例为50%。具体考核方式如下表