course-details-portlet

TMT4287 - Hydrogenteknologi, brenselceller og batteri

Om emnet

Nytt fra studieåret 2023/2024

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Skriftlig skoleeksamen
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurdering Vekting Varighet Delkarakter Hjelpemidler
Skriftlig skoleeksamen 100/100 4 timer C

Faglig innhold

Framstilling av hydrogen ved vannelektrolyse (alkalisk og PEM). Lagring av hydrogen (komprimert, faste stoffer, flytende). Elektrisk energi fra brenselceller. Optimal drift av brenselceller. Termodynamiske og kinetiske beregninger for elektrolyseceller og brenselceller. Representasjon og karakterisering av brenselceller og elektrolyseceller som elektriske komponenter. Sikkerhet og håndtering av hydrogen. Lagring av elektrisk energi i batterier. Pb batteri og Li-ion batteri, prinsipper, materialer, karakteristikker. Optimal drift av batterier. Batterier og hydrogen for energilagring i stasjonære og mobile systemer. Representasjon og karakterisering av batterier som elektriske komponenter. Økonomiske og energimessige aspekter for energisystemer basert på fornybare ressurser og hydrogenteknologi.

Læringsutbytte

Studenten skal etter gjennomført kurs kunne beskrive prinsippene for galvaniske celler og elektrolyseceller, vite definisjonen på virkningsgrad og gjøre rede for hvordan denne forholder seg til tilsvarende virkningsgrader for varmekraftmaskiner og til grunnleggende termodynamiske funksjoner (fri energi, entalpi og entropi). Hun skal kunne peke på sentrale deler av brenselceller og batteri og kunne forklare hvilke funksjoner disse har. Ha kjennskap til hvilke praktiske utforminger komponentene kan ha og hvilke materialer som velges i state-of-the-art celler. Studenten skal kjenne til PEM brenselceller, hvordan de er bygd opp og hvordan de driftes. Studenten skal kunne redegjøre for de mest sentrale prinsippene for hydrogenproduksjon ved elektrolyse (PEM elektrolyse og alkalisk elektrolyse) og lagring. Studenten skal ha kjennskap til de mest vanlige sekundære batteriene, som bly-batteri, Li-ion. Studenten skal kunne gjøre kvantitative (analytiske) beregninger knyttet til begrepene ovenfor, herunder beregning av virkningsgrad i nærvær av ohmske tap og overspenninger for brenselceller og batterier. Studenten skal ha kjennskap til vanlige teknikker for karakterisering av brenselceller og batterier, og vanlige parametre for å beskrive ytelsen av disse. Studenten skal kjenne til hvordan brenselceller og batterier kan beskrives i et energisystem. Studenten skal kunne betjene et enkelt laboratorieoppsett for vannelektrolyse og brenselcelle. Studenten skal kunne redegjøre for prinsippene for energikjedeberegninger (”well-to-wheel”) og utføre enkle kvantitative beregninger knyttet til dette.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, øvinger og laboratorieøvinger (etter avtale). 70% av øvingene og laboratorieøvingen kreves godkjent for adgang til eksamen. Hvis undervisningen gis på engelsk kan eksamensoppgavene gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk. Forelesninger, teoriøvinger og laboratoriearbeid med obligatoisk tilstedeværelse og rapportinnleveringer. Forventet tidsbruk: Forelesninger:60 timer; Laboratoriearbeid:10 timer; Øvinger:30 timer. Selvstudium:100 timer.

Obligatoriske aktiviteter

  • Øvinger

Mer om vurdering

Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen. Godkjente øvinger og lab oppgaver trenges ikke å bli tatt på nytt.

Forkunnskapskrav

Et grunnleggende universitetsemne i kjemi

Noe grunnleggende i termodynamikk

Noe grunnleggende i materialteknologi

Kursmateriell

(a) Millet and Grigoriev, chapter 2, "Water Electrolysis Technologies, in "Renewable Hydrogen Technologies", ed. by Luis M. Gandia, Gurutze Arzamendi and Pedro M. Dieguez (2013). (b) AL Dicks and DAJ Rand, "Fuel Cell Systems Explained", third edition (2018) utvalgte kapitler (c)Skriftlige regneøvinger, laboratorieøvinger og annet utdelt materiale er også eksamenspensum.

Flere sider om emnet

Ingen

Fakta om emnet

Versjon: 1
Studiepoeng:  7.5 SP
Studienivå: Høyere grads nivå

Undervisning

Termin nr.: 1
Undervises:  VÅR 2024

Undervisningsspråk: Engelsk

Sted: Trondheim

Fagområde(r)
  • Materialteknologi
  • Materialteknologi og elektrokjemi
  • Fysikk
  • Teknologiske fag
Kontaktinformasjon
Emneansvarlig/koordinator:

Ansvarlig enhet
Institutt for materialteknologi

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Skriftlig skoleeksamen

Termin Statuskode Vurdering Vekting Hjelpemidler Dato Tid Eksamens- system Rom *
Vår ORD Skriftlig skoleeksamen 100/100 C 25.05.2024 09:00 INSPERA
Rom Bygning Antall kandidater
SL430 Sluppenvegen 14 1
Sommer UTS Skriftlig skoleeksamen 100/100 C INSPERA
Rom Bygning Antall kandidater
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato. Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.
Eksamensinfo

For mer info om oppmelding til og gjennomføring av eksamen, se "Innsida - Eksamen"

Mer om eksamen ved NTNU