1. Цели освоения дисциплины (модуля) 1. Формирование у студентов знаний глубокого уровня в области основных компонентов водородной энергетики, ознакомление с опытом и достижениями российских и мировых исследователей в данной области. 2. Освоение концепции водородной энергетики в целом, принципы и методы основных технологий производства, транспортировки, хранения и потребления водорода. 2. Место дисциплины (модуля) в структуре ООП Дисциплина ««Технология производства элементов водородной энергетики»» относится к циклу профессиональных дисциплин основной образовательной программы. Пререквизиты: 1. Математика. 2. Общая физика. 3. Химия Постреквизиты: 1. Элементы физики твёрдого тела. 2. Физика поверхности и тонких плёнок. 3. Материаловедение. 4. Вакуумная техника. 5. Общая электротехника. 6. Взаимодействие ионизирующих излучений и плазмы с веществом. Кореквизиты: 1. Получение и применение импульсных пучков заряженных частиц. 2. Проектирование плазменных установок и технологий. 3. Твердополимерные топливные элементы. 3. Планируемые результаты обучения по дисциплине (модулю) В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины (модуля) направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов освоения ООП), в т.ч. в соответствии с ФГОС ВО и профессиональными стандартами (табл.1): Таблица 1 Составляющие результатов освоения ООП Р3 З. 3. 1 У. 1. 1 Основные понятия и закономерности естественнонаучных и профессиональных дисциплин в области радиационных, пучковых и плазменных технологий. Современное состояние теоретических и экспериментальных работ в области пучковых и плазменных технологий. У.1. 2 З.1. 2 Р1 ОПК-5, 7 ПК-5, ПК- 8, УК 1. Код Основные особенности научного метода познания. З. 1. 1 ОПК-2, 4 УК 1 Владение опытом Умения Определять, систематизировать и получать необходимые данные в справочной научнотехнической литературе, используя современные информационные технологии. Доказывать и обосновывать актуальность исследований, правильность выбранного подхода к решению проблемы, адекватность применяемых методов и способов и достоверности получаемых результатов. Проявлять способность к планированию и проведению исследований в области профессиональной деятельности. Код Знания Навыками публичной речи, аргументации, ведения дискуссии. Навыками критического восприятия информации и адаптации ее к решению профессиональных задач. В. 3. 1 Код В. 1. 1 Составляющие результатов освоения У. 3. 1 Результат ы освоения ООП Компете нции по ФГОС, СУОС В. 5. 1 ПК – 1214, УК 6 Р6 ПК-1516, УК 2-3. У. 6. 1 Р5 Проводить техникоэкономический анализ проектируемого оборудования, Навыками обработки и интерпретации результатов научного исследования Приемами обработки информации в специальных математических пакетах. Навыками проектирования пучково-плазменного оборудования. технологических процессов с учетом специфики их эксплуатации. ОПК - 7. УК4-5. Р11 В. 9. 1 Р9 Действующие стандарты и технические условия положения и инструкции и эксплуатации оборудования, нормативные материалы, касающиеся области профессиональной деятельности. У. 11. 1 З. 9. 1 ПК-5. УК 1-2. Р12 У. 12. 1 ОПК-3-4. УК 3. Применять знания иностранного языка для общения и получения информации из зарубежных источников. Уметь прогнозировать экологические последствия реализации различных технологических проектов. Уметь анализировать параметры работы современного плазменного оборудования и управлять его работой с целью достижения заданных технологических целей Информацией о правовых и этических нормах при прогностической оценке последствий профессиональной деятельности; информацией о социально-экономической значимости научноисследовательских проектов В результате освоения дисциплины (модуля) студентом должны быть достигнуты следующие результаты (табл. 2): Таблица 2 Планируемые результаты обучения по дисциплине (модулю) № п/п РД1 РД2 РД3 Результат знать фундаментальные физические процессы, лежащие в основе технологий производства водородной энергетики; принципы действия, топливных элементов. уметь осуществлять поиск и анализ необходимого материала, четко формулировать проблему, предлагать различные варианты их решения; обосновывать свои суждения и правильно выбирать методы поиска и исследования. уметь составлять устные и письменные отчеты, презентовать и защищать результаты работы в аудиториях различной степени подготовленности; владеть современными информационно-коммуникационными технологиями. 4. Структура и содержание дисциплины (модуля) Раздел 1. Необходимость модернизации энергопроизводства и энергопотребления современной структуры Темы лекций: 1. Структура водородной энергетики. 2. Физико – химические свойства водорода. 3. Применение водорода в современной промышленности. 4. Сравнительные характеристики водорода как топлива. Объемы производства водорода. Темы практических занятий: 1. Семинар на тему «Области применения водорода». Раздел 2. Обзор методов производства водорода. Темы лекций: Производство водорода из жидких и газообразных углеводородов. Производство водорода с помощью угля. Получение водорода путем электролиза воды. Получение водорода из воды термохимическими методами. Получение водорода из воды фотоэлектрическим методом. Прочие методы получения водорода. Производство водорода из биомассы. Получение водорода из возобновляемых источников энергии. Плазмохимические методы получения водорода. Темы практических занятий: 1. Круглый стол на тему «перспективные методы производства водорода». 2. Контрольная работа №1. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Темы лабораторных занятий: 1. Получение водорода путем электролиза воды. 2. Производство водорода из биомассы. Раздел 3. Методы хранения водорода Темы лекций: 1. Хранение водорода в сжатом состоянии. 2. Хранение водорода в сжиженном состоянии при криогенных температурах. 3. Хранение водорода в виде гидридов. 4. Распределение и транспортировка водорода. 5. Водородная безопасность. Темы практических занятий: 1. Выступление с докладом по темам рефератов – 4 часа Темы лабораторных занятий: 1. Исследование характеристик металл-гидридного накопителя водорода. 2. Изучение электрохимического кислородного насоса на основе ZrO2электролита. Раздел 4. Системы энергообеспечения на топливных элементах. Темы лекций: 1. Структура топливного элемента: топливный процессор, электрохимическая ячейка, система кондиционирования электроэнергии. Твердополимерные топливные элементы. Твердооксидные топливные элементы. Расплавно-карбонатные ТЭ. Фосфорно – кислотные и щелочные ТЭ. (4 часа) Темы практических занятий: 1. Контрольная работа №2. 2. Изучение характеристик твердополимерного методомпостояннотоковойвольтамперометрии. топливного элемента Темы лабораторных занятий: 1. Исследование характеристик твердооксидного топливного элемента. 2. Исследование характеристик твердополимерного топливного элемента. 3. Выполнение курсового проекта. Примерные темы рефератов 1. Методы получения водорода из возобновляемых источников энергии. 2. Плазмохимические методы получения водорода 3. Перспективы получения водорода из биомассы. 4. Методы получения водорода из воды. 5. Системы хранения водорода в сжатом состоянии. 6. Системы хранения водорода в жидком состоянии. 7. Системы хранения водорода в виде гидридов. 8. Методы транспортировки и распределения водорода. 9. Гибридные автомобили. 10. Автомобили на топливных элементах. 11. Твердооксидные топливные элементы: конструкция, оптимизация, развитие и применение. 12. Твердополимерные топливные элементы: конструкция, оптимизация, развитие и применение. 13. Системы кондиционирования электроэнергии, производимой топливными элементами. 5. Организация самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа студентов при изучении дисциплины (модуля) предусмотрена в видах и формах, приведенных в табл. 3. Таблица 3 Основные виды и формы самостоятельной работы Виды самостоятельной работы Работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса Изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку Поиск, анализ, структурирование и презентация информации Подготовка к лабораторным работам, к практическим и семинарским занятиям Выполнение реферата Подготовка к контрольной точке №1, 2 Подготовка к экзамену Объем времени, ч 20 20 24 12 20 20 40 6. Оценка качества освоения дисциплины (модуля) Оценка качества освоения дисциплины (модуля) в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Положением о промежуточной аттестации студентов Томского политехнического университета». Максимальное количество баллов по дисциплине (модулю) в семестре – 100 баллов, в т.ч.: в рамках текущего контроля – 60 баллов, за промежуточную аттестацию (экзамен/зачет) – 40 баллов. Максимальное количество баллов за выполнение курсового проекта (работы) в семестре (при наличии) – 100 баллов, в т.ч.: в рамках текущего контроля – 40 баллов, за промежуточную аттестацию (защиту) – 60 баллов. Оценка качества освоения дисциплины (модуля) производится по результатам оценочных мероприятий. Оценочные мероприятия текущего контроля по разделам и видам учебной деятельности приведены в Приложении «Календарный рейтинг-план изучения дисциплины (модуля)», «Календарный рейтинг-план выполнения курсового проекта (работы)» (при наличии). 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) 7.1 Методическое обеспечение Основная литература: 1.Козлов, Сергей Иванович «Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы» / С. И. Козлов, В. Н. Фатеев; Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ) ; под ред. Е. П. Велихова. — Москва: Газпром ВНИИГАЗ, 2009. — 520 с.: ил.. — Библиогр. в конце гл.. — ISBN 978-5-89754-062-4. 2. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии [Электронный ресурс] : учебное пособие / — Электрон. текстовые данные. — Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2015. — 148 c. — 2227-8397. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/63104.html 3.Коровин, Николай Васильевич «Топливные элементы и электрохимические энергоустановки» / Н. В. Коровин. — Москва: Изд-во МЭИ, 2005. — 279 с.: ил.. — Список литературы: с. 266-278.. — ISBN 5-7046-1185-0. 4.Ушаков, Василий Яковлевич «Возобновляемая и альтернативная энергетика»: ресурсосбережение и защита окружающей среды / В. Я. Ушаков. — Томск: СПБ Графикс, 2011. — 138 с.: ил.. — Библиогр.: с. 133-136 5. Введение в плазменные технологии и водородную энергетику [Электронный ресурс]: учебное пособие / А. В. Юрьева, А. Н. Ковальчук; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). — 1 компьютерный файл (pdf; 1.9 MB). — Томск: Изд-во ТПУ, 2014. Режим доступа: http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2015/m067.pdf Дополнительная литература: 1.Лосюк, Юрий Андреевич «Нетрадиционные источники энергии»: учебное пособие / Ю. А. Лосюк, В. В. Кузьмич. — Минск: Технопринт, 2005. — 233 с.: ил.. — Библиогр.: с. 224-230.. — ISBN 985-464-542-8. 2.Хлебников, Владимир Викторович «Топливно-энергетический комплекс России в XXI веке. Стратегия развития энергетического будущего»: монография / В. В. Хлебников. — Москва: Научтехлитиздат, 2006. — 331 с.: ил.. — Библиогр.: с. 326331.. — ISBN 5-93728-069-5. 3.Сибикин, Юрий Дмитриевич «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»: учебное пособие / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. — Москва: КноРус, 2010. — 228 с.: ил.. — Библиогр.: с. 228.. — ISBN 978-5-406-00278-0. 7.2 Информационное обеспечение Internet-ресурсы (в т.ч. в среде LMS MOODLE и др. образовательные и библиотечные ресурсы): http://www.lib.tpu.ru/ - Научно-техническая библиотека ТПУ http://elibrary.ru/ - Научная электронная библиотека http://www.sciencedirect.com/ http://www.springerlink.com/ 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Технические средства: комплект мультимедийного оборудования для презентаций. Основное материально-техническое представлено в табл. 4. обеспечение дисциплины (модуля) Таблица 4 Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) № п/п 1. 2. Наименование оборудованных учебных кабинетов, компьютерных классов, учебных лабораторий, объектов для проведения практических занятий с перечнем основного оборудования Адрес (местоположение), с указанием корпуса и номера аудитории Комплект оборудования для проведения лабораторной работы по изучению электрохимического кислородного насоса. Комплект оборудования для проведения лабораторной работы для определение рО2-профиля пламени твердоэлектролитным сенсором. 634028, г. Томск, проспект Ленина 2а, стр. 11, Учебная 3 4 Комплект оборудования для проведения лабораторной аудитория работы для изучение характеристик твердополимерного №245, учебный топливного элемента. корпус ТПУ 11 Комплект оборудования для проведения лабораторной работы для изучение пучково-плазменных технологий в изготовлении твердооксидного топливного элемента.
