《燃料电池与器件》课程教学大纲

《燃料电池与器件》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称燃料电池与器件课程编号330020124课程性质专业选修课课程类别专业课开课单位无机材料教研室授课学期第六学期学分/学时1.5/24课内学时24理论授课24上机学时0课内实践0实验学时0课外学时30适用专业新能源材料与器件是否双语是先修课程《物理化学》、《电化学原理》、《新能源材料概论》、《材料制备新技术》后续课程《太阳能方向专业综合实验》、毕业设计（论文）二、课程简介燃料电池与器件课程是新能源材料与器件专业必修的专业选修课。通过本课程的学习，使学生掌握燃料电池的的基本知识、基本原理、燃料电池的类型以及氢燃料的制备、纯化与储存培养学生生产工艺应用和设备管理能力，为该领域培养适应产业发生的工程技术人才。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.了解学科的发展趋势，培养学生的家国情怀，引导学生树立正确的职业观、专业观，引导学生将所学知识和技能转化为内在德行和素养，将学生个人发展与国家发展结合起来。课程目标2.燃料电池与器件以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过燃料电池与器件掌课程的学习，使学生掌握燃料电池及制备过程中的基本理论知识，为学生以后从事该方向的工作奠定基础。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。课程目标4.使学生能够合理的设计燃料电池与器件方面的实验，能够正确评价新能源材料对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点8.1：具有良好的思想素质和社会道德。指标点8.2具有正确的世界观和人生观。8-职业规范课程目标2指标点1.4：掌握用于解决复杂工程问题的新能源材料与器件专业基础知识，并能用于新能源材料的制备、表征、器件组装、性能检测等，解决新能源材料与器件领域复杂工程问题。1-工程知识课程目标3指标点2.3：具有应用新能源材料与器件的基本原理，并通过文献研究对新能源材料与器件工程领域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。指标点3.1：针对新能源材料与器件产品或项目等复杂工程问题，具有设计满足特定需求的新能源材料与器件生产过程系统、操作单元或工艺流程的能力，并能够在设计环节中体现创新意识。2-问题分析3-设计/开发解决方案课程目标4指标点3.3：新能源材料与器件产品或项目方案设计中能够综合考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。指标点7.1：能够理解和评价新能源材料与器件产品或项目对人文和自然环境的影响。指标点7.3在工程实践中主动应用能够改善环境、促进社会可持续发展的先进技术。3-设计/开发解决方案7-环境和可持续发展四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元燃料电池概述及电化学基础（学时数：8学时）1.课程主要内容燃料电池的工作原理，燃料电池的分类；燃料电池的发展历史，燃料电池的特性；了解燃料电池的应用。燃料电池热力学、电极过程动力学、极化；极化测试。2.重点和难点关键词汇、燃料电池的原理和分类、燃料电池热力学和电极过程动力学。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合的教学方式，全面阐述燃料电池及电化学基础，特别是燃料电池在航空航天领域的应用；（2）通过课堂练习和课堂讨论，展示燃料电池的快速发展以及在工程实际领域中的重要地位；（3）随着新工艺的不断开发，燃料电池知识也需随之增长，鼓励学生课下查阅文献，进一步加深对燃料电池行业发展动态的了解，培育学生的科学思维和探索创新的精神。4.学生学习预期成果掌握关键词汇；燃料电池的工作原理，燃料电池的分类；了解燃料电池的发展历史，掌握燃料电池的特性；了解燃料电池的应用。掌握燃料电池热力学、掌握电极过程动力学、掌握极化；了解极化测试，激发学生的爱国主义情怀，培育学生的科学思维，探索创新的精神、精益求精的工匠精神。5.支撑课程目标课程目标1.了解学科的发展趋势，培养学生的家国情怀，引导学生树立正确的职业观、专业观，引导学生将所学知识和技能转化为内在德行和素养，将学生个人发展与国家发展结合起来。课程目标2.燃料电池与器件以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过燃料电池与器件掌课程的学习，使学生掌握燃料电池及制备过程中的基本理论知识，为学生以后从事该方向的工作奠定基础。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。第二单元燃料电池类型（学时数：16学时）1.课程主要内容质子交换膜燃料电池结构与工作原理；PEMFC发展简史；掌握PEMFC主要部件、单电池与单电池组；PEMFC电池组失效分析；直接甲醇燃料电池的结构和工作原理；DMFC关键材料；PEMFC和DMFC的差别；DMFC存在的问题及应用；固体氧化物燃料电池的结构和工作原理；SOFC的发展概况；SOFC关键材料；SOFC的发展趋势及面临的问题；SOFC电池组合高功率密度SOFC；碱性燃料电池的结构与工作原理；AFC发展概况；SOFC关键材料；SOFC优缺点；单电池与单电池组；磷酸燃料电池结构与工作原理；PAFC发展状况；PAFC结构材料；影响PAFC性能和寿命的因素及改进办法；PAFC优缺点。熔融碳酸盐燃料电池结构与工作原理以及关键材料；MCFC发展概况；MCFC单电池与单电池组；操作条件对MCFC性能的影响；MCFC优缺点。2.重点和难点重点：关键词汇、PEMFC、DMFC、SOFC、PAFC和MCFC结构与工作原理以及关键材料。难点：关键词汇、学会举一反三，能够将燃料电池的相关知识应用到实际工作中。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合的教学方式，介绍PEMFC、DMFC、SOFC、PAFC和MCFC，主要涉及结构与工作原理以及关键材料等内容；通过课堂测验和课堂讨论，对PEMFC、DMFC、SOFC、PAFC和MCFC进行比较。同时通过举一反三，讨论如何将将点燃电池的相关知识应用到实际工作中。4.学生学习预期成果通过该单元的学习，使学生掌握关键词汇；质子交换膜燃料电池结构与工作原理；了解PEMFC发展简史；掌握PEMFC主要部件、单电池与单电池组；了解PEMFC电池组失效分析；掌握直接甲醇燃料电池的结构和工作原理；掌握DMFC关键材料；掌握PEMFC和DMFC的差别；了解DMFC存在的问题及应用；掌握固体氧化物燃料电池的结构和工作原理；了解SOFC的发展概况；掌握SOFC关键材料；了解SOFC的发展趋势及面临的问题；了解SOFC电池组合高功率密度SOFC；掌握碱性燃料电池的结构与工作原理；了解AFC发展概况；掌握SOFC关键材料；掌握SOFC优缺点；了解单电池与单电池组；掌握磷酸燃料电池结构与工作原理；了解PAFC发展状况；掌握PAFC结构材料；掌握影响PAFC性能和寿命的因素及改进办法；了解PAFC优缺点。掌握熔融碳酸盐燃料电池结构与工作原理以及关键材料；了解MCFC发展概况；了解MCFC单电池与单电池组；掌握插座条件对MCFC性能的影响；了解MCFC优缺点。5.支撑课程目标课程目标1.了解学科的发展趋势，培养学生的家国情怀，引导学生树立正确的职业观、专业观，引导学生将所学知识和技能转化为内在德行和素养，将学生个人发展与国家发展结合起来。课程目标2.燃料电池与器件以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过燃料电池与器件掌课程的学习，使学生掌握燃料电池及制备过程中的基本理论知识，为学生以后从事该方向的工作奠定基础。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。课程目标4.使学生能够合理的设计燃料电池与器件方面的实验，能够正确评价新能源材料对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元燃料电池概述及电化学基础讲授法、课堂练习、专题讨论课程目标1、281:1.25第二单元燃料电池类型讲授法、专题讨论、PPT讲解课程目标1、2、3161:1.25合计2430五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩70%作业30本门课程3次作业，每次最高10分。主要考核内容：阶段性重点难点作业评分的具体标准：能按时认真完成布置的作业，书写工整，答案正确合理（9-10分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案正确（7.5-8.9分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按时完成布置的作业，作业撰写潦草，答案不准确（0-5.9分）。课堂练习40考核内容：没节课都会有口语及翻译练习，根据表现记分。及评价细则：课堂练习每位学生不少于4次，每次10最高分。课堂表现30课堂表现包括出勤和PPT讲解，其中出勤10分，PPT讲解20分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，无故缺勤6次以上出勤记0分。设置分组PPT讲解1次，按表现记分，最高20分。结课测验30%英语写作100完成规定写作，按表现记分，最高100分。（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元燃料电池概述及电化学基础1燃料电池概述2燃料电池的电化学基础作业、课堂练习课程目标1、2第二单元燃料电池类型3燃料电池类型作业、课堂练习、课堂讨论，PPT讲解课程目标1、2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材王志成,钱斌,张惠国.燃料电池与燃料电池汽车.