能量转换与储存课程教学大纲

1、能量转换与储存课程教学大纲课程基本信息（Course Information ）课程代码PO429* 学时48* 学分3.0（Course Code）（Credit Hours）（ Credits）* 课程名称（中文）能量转换与储存CourseName）课程性质(Course Type)授课对象Audience）授课语言(Language of Instruction)开课院系（ School）先修课程Prerequisite ）授课教师Instructor ）课程简介（Description）课程简介（Description）（英文） Energy conversion and storag

2、e专业选修课新能源科学与工程专业本科生中文机械与动力学院大学化学课程网址余晴春(Course Webpage)能量转换与储存是应用各种物理，化学方法及工程手段实现能量高效清洁转换与储存的技术。本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。本课程通过电化学能量转换和储存，风能和太阳能发电系统和储能系统的优化组合，相变储能，压缩空气储能等五个具体应用技术，让学生了解和掌握高效清洁能量转化和储存的背景科学基本细节：如电极动力学和界面电化学的基本概念，新能源系统中的能量匹配等。通过本课程教学，不仅使学生在能量转换和储存方面树

3、立正确的概念，了解其应用以及发展前景，同时培养学生科学抽象、逻辑思维能力，进一步强化实践是检验理论的唯一标准的认识观。The course highlights the need to store energy in order to strengthen power networks and maintain load levels. It introduces various types of storage methods, such as pumped hydro storage, thermal energy storage, compressed air energy storag

4、e, flow batteries an fuel cells, etc. Some are already in use, while others are still in development. The principles of science which these techniques are based on are clarified. For example, the first and the second law of thermodynamics, the principle of electrochemistry, and so on. The main chara

5、cteristics of the different electricity storage techniques and their field of application (permanent or portable, long- or short-term storage, maximum power required, etc.) are analyzed. These characteristics will serve to make comparisons in order to determine the most appropriate technique for eac

6、h type of application.With the introduction of specific projects of energy storage technology, students will havean intuitive understanding of the future in the relevant professional work, lay a solid theoretical foundation and accumulation of engineering experience.课程教学大纲（course syllabus）掌握各种能量直接转化

7、和储存的基本规律，并能在具体的工程实践中得到应用。（ A5.1）掌握能量转换和储存的基本单元，了解在各种技术领域中实际应用的有效改善途径学习目标和方法。（A5.1）(Learning3. 能运用常规的电化学研究方法，如电位扫描技术，控制电位技术， 控制电流技术等，Outcomes)研究和测量各种电化学储存和转换装置的性能。（A5.2）初步具有从实际问题抽象为科学理论，并运用科学理论分析解决实际问题能力。（ B2）5. 强化理论来源于实践，实践是检验理论的唯一标准的认识观。（ A5.1, A5.2, C2）教学内容学教学方式作业及要求基 本 要考查方时求式教学内容、进度安排及要求(Class S

8、chedule& Requirements)能量的高效清洁转化与储存(1)能量的定义和本质，(2)能量空间的性质，(3)能量转化与储存的特点。讨论：能源利用的方法和手段电化学制氢方法(1)电解工程中的若干概念及基本计算： 电解工程的技术经济指标， 电解过程的经济优化，物料，能量，电压衡算。(2)电催化的类型及一般原理，影响电催化性能的因素，评价电催化性能的方法，氢气析出的电催化讨论：氢能经济时代对人类生活的影响各种电化学储能电池3.1 高性能锂离子电池(1)化学电源的组成和表示方法，分类，工作原理，电池的电动势和电极电势， 化学电源的性能。(2)电池活性材料， 固体氧化6课堂教学 +/课堂讨论

9、6课堂教学 +/课堂讨论6课堂教学 +/课堂讨论物活性物质的电极过程，固溶体的电极过程， 电化学嵌入/ 脱嵌反应。讨论：各类新型锂电池的3.2 超级电容器(1)双电层结构基本知识： 分散层理论， 离子的吸附， 离子特性吸附对双电层结构的影响，电极电位对电子传递反应速率的影响， Butler课堂教学 +Volmer 方程及简化形式， 标6/课堂讨论准交换反应速率， 双电层结构对电极反应速率的影响。(2)双电层电容器的工作原理和种类。讨论：锂离子电池和超级电容器的比较和区别3.3 钠硫电池：(1)无机固体电解质的离子导电机理， 电化学能量转换与储存用的诺干固体电解质，4课堂教学/(2)固态离子导体

10、的传输性质及电导测定，电极 / 固体电解质表面的电极反应，钠硫电池的储能原理和组成讨论：3.4 全钒氧化还原液流电池(1)Nernst 方程，电化学体系中的传输现象和电流分布：电解质溶液的传质方程，对流传质的理论分析和半经验关联， 隔膜和离子交课堂教学 +/6课堂讨论换膜中的传输， 一次，二次，三次电流分布。(2)全钒氧化还原液流电池的原理和组件。讨论：分析各类储能电池的特点和应用场合4. 新能源系统和储能电池的能量匹配4.1 风能电站4课堂教学/(1)风能转换成电能的特点，(2)弥补风能缺陷的手段和方法，(3)风能电站中储能电池的匹配和控制。4.2 太阳能电站(1)太阳能能转换成电能的特点，

11、(2)弥补太阳能缺陷的手段和方法，(3)太阳能电站中储能电池的匹配和控制。讨论：新能源体系和各类储能电池匹配， 达到最大利用率。相变储能及利用相变储能的基本原理，各类相变储能材料，相变储能的应用前景。讨论：相变储能材料在建筑节能方面的利用压缩空气储能及其他物理储能技术压缩空气储能的原理和特点其他物理储能技术讨论：物理储能和化学储能的比较学习总结最后报告分数组成=学生互评（4课堂教学 +/课堂讨论2课堂教学 +/课堂讨论2课堂教学 +/课堂讨论选取感兴趣的课堂讨论内容，2交流报告/写成不少于3000 字的报告。40%） +老师评定（ 60%）* 考核方式出席率 (10%)+随堂提问 (20%)+课堂讨论 (30%)+最后报告 (40%)(Grading)* 教材或参考资1.能源存储新方法， （美）齐托著，机械工业出版社2015 ，1， 978-7-111-47638-2料2.能量产生、转换、储存、节能与耦联，（美）德米雷尔著机械工业出版社 2015 ，(