Тепловые элементы химических источников тока

Химические источники тока

Химические источники тока

Хими́ческие исто́чники то́ка (аббр. ХИТ) — устройства, в которых энергия протекающих в них химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.

Содержание

История создания

Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был элемент Вольта — сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии была названа Вольтовым столбом. Это изобретение впоследствии использовали другие учёные в своих исследованиях. Так, например, в 1802 году русский академик В. В. Петров сконструировал Вольтов столб из 2100 элементов для получения электрической дуги. В 1836 году английский химик Джон Дэниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниэля».

В 1859 году французский физик Гастон Плантэ изобрёл свинцово-кислотный аккумулятор. Этот тип элемента и по сей день используется в автомобильных аккумуляторах.

В 1865 году французский химик Ж. Лекланше предложил свой гальванический элемент (элемент Лекланше), состоявший из цинкового стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или другой хлористой соли, в который был помещён агломерат из оксида марганца(IV) MnO₂ с угольным токоотводом. Модификация этой конструкции используется до сих пор в солевых батарейках для различных бытовых устройств.

В 1890 году в Нью-Йорке Конрад Губерт, иммигрант из России, создаёт первый карманный электрический фонарик. А уже в 1896 году компания National Carbon приступает к массовому производству первых в мире сухих элементов Лекланше «Columbia».

Принцип действия

Основу химических источников тока составляют два электрода (катод, содержащий окислитель и анод, содержащий восстановитель), контактирующих с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на катоде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят, создавая разрядный ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.

В современных химических источниках тока используются:

• в качестве восстановителя (на аноде) — свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;
• в качестве окислителя (на катоде) — оксид свинца(IV) PbO₂, гидроксооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV) MnO₂ и другие;
• в качестве электролита — растворы щелочей, кислот или солей.

Классификация

По возможности или невозможности повторного использования химические источники тока делятся на:

• гальванические элементы (первичные ХИТ), которые из-за необратимости протекающих в них реакций, невозможно перезарядить;
• электрические аккумуляторы (вторичные ХИТ) — перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить;
• топливные элементы (электрохимические генераторы) — устройства, подобные гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне, а продукты реакций удаляются из него, что позволяет ему функционировать непрерывно.

Следует заметить, что деление элементов на гальванические и аккумуляторы до некоторой степени условное, так как некоторые гальванические элементы, например щелочные батарейки, поддаются подзарядке, но эффективность этого процесса крайне низка.

Некоторые виды химических источников тока

Гальванические элементы

Смотри также Категория:Гальванические элементы.

• Свинцово-плавиковый элемент
• Медно-окисный гальванический элемент
• Висмутисто-магниевый элемент
• Ртутно-висмутисто-индиевый элемент
• Литий-хромсеребряный элемент
• Литий-висмутатный элемент
• Литий-окисномедный элемент
• Литий-йодсвинцовый элемент
• Литий-йодный элемент
• Литий-тионилхлоридный элемент
• Литий-оксидванадиевый элемент
• Литий-фторомедный элемент
• Литий-двуокисносерный элемент
• Диоксисульфатно-ртутный элемент
• Серно-магниевый элемент
• Хлористосвинцово-магниевый элемент
• Хлорсеребряно-магниевый элемент
• Хлористомедно-магниевый элемент
• Йодатно-цинковый элемент
• Магний-перхлоратный элемент
• Магний-м-ДНБ элемент
• Цинк-хлоросеребряный элемент
• Хлор-серебряный элемент
• Бром-серебряный элемент
• Йод-серебряный элемент
• Магний-ванадиевый элемент
• Кальций-хроматный элемент

Добейтесь повышения энергетической эффективности с помощью модуля
«Топливные ячейки и электролизёры»

На этой странице:

• Моделирование при проектировании
• Область применения
• Функциональные возможности

Моделирование и анализ эффективности топливных элементов
и электролизёров при проектировании

Модуль «Топливные ячейки и электролизёры» расширяет функционал базовой платформы COMSOL Multiphysics ® и позволяет проводить детальный анализ процессов в топливных элементах и электролизёрах, необходимый при проектировании и оптимизации химических источников тока. Можно исследовать электрохимические системы разных типов, в том числе топливные элементы с твердым полимерным электролитом (ТЭТПЭ), щелочные топливные элементы (ЩТЭ), топливные элементы с расплавленным карбонатным электролитом (ТЭРКЭ) и твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), а также соответствующие системы для электролиза воды. Таким образом, модуль содержит инструментарий для моделирования всех типов топливных элементов и электролизёров.

Здесь, как и в любом другом модуле линейки продуктов COMSOL ® , доступны встроенные инструменты мультифизического моделирования, которые позволяют учесть в расчётной модели многофазные течения, теплопередачу, термодинамические свойства и многие другие физические эффекты.

Область применения модуля «Топливные ячейки и электролизёры»

Водородные топливные элементы

В модуле «Топливные ячейки и электролизёры» представлены готовые математические модели для наиболее распространённых типов водородных топливных элементов, которые описывают процессы в электродах, электролитах, а также коллекторах тока и фидерах. Можно моделировать такие типы топливных элементов, как ТЭТПЭ, ЩТЭ, ТЭРКЭ, ТОТЭ и высокотемпературные топливные элементы, и этот список можно продолжить.

Моделирование применяется для анализа распределения электрического тока и потенциала, поля температуры и концентрации химических веществ в топливном элементе. Полученные результаты анализа помогут спроектировать электрохимическую ячейку с наилучшими показателями эффективности и экономичности для заданных условий эксплуатации. В качестве важных факторов, которые приводят к снижению эффективности и сокращению срока службы электрохимических систем, можно выделить накопление воды в ячейке и неравномерное использование активной поверхности, и эти факторы можно исследовать с помощью моделирования. Кроме того, расчётная модель позволяет проанализировать влияние различных микромасштабных факторов, таких как наличие катализатора, распределение частиц по размерам и бимодальное распределение пор, на процессы в газодиффузионных электродах и в активных каталитических слоях.

Расчётные модели позволяют анализировать стационарные и переходные процессы в областях разной пространственной размерности, начиная с нульмерных и заканчивая полноразмерными трёхмерными. Кроме того, для моделирования спектроскопии электрохимического импеданса задачи могут быть сформулированы для решения в частотной области.

Водные электролизёры

Снижение себестоимости ветряной и солнечной электроэнергии привело к увеличению производства электроэнергии в отдаленных районах, ёмкость энергосети которых может быть ограничена. Это означает, что сеть не может потреблять всю вырабатываемую электроэнергию, когда дует ветер и светит солнце. В этом случае могут помочь электролизёры, которые будут расходовать избыток электроэнергии для производства водорода методом электролиза воды. Произведённый таким образом водород можно аккумулировать, чтобы затем использовать его в качестве топлива для генерации электричества в топливных элементах, когда появится спрос со стороны потребителей энергосети.

Конструкция электролизёров воды идентична конструкции водородных топливных элементов. Различаются эти устройства направлением протекающих в них процессов: в топливном элементе катод является положительно заряженным электродом, а в электролизёре — отрицательно. Математические модели, включенные в состав модуля «Топливные ячейки и электролизёры», описывают процессы в газодиффузионных электродах, активных каталитических слоях, электролитических сепараторах и биполярных пластинах с газовыми каналами. Можно строить расчётные модели как для отдельных электролизных ячеек, так и для целого стека. Расчётные модели электролизёров позволяют анализировать стационарные и переходные процессы в областях разной пространственной размерности, начиная с нульмерных и заканчивая полноразмерными трёхмерными.

Промышленные электролизёры

Функциональные возможности модуля «Топливные ячейки и электролизёры» не ограничены моделированием только электролиза воды. Инструменты модуля позволяют смоделировать электрохимическую ячейку или электролизёр любого типа. В том числе можно анализировать процессы образования газовой фазы и ламинарное течение многофазной среды. Для анализа турбулентных течений в хлоратных или хлорно-щелочных мембранных электролизёрах можно подключить модуль «Вычислительная гидродинамика».

Функциональные возможности модуля «Топливные ячейки и электролизёры»

Расчет тока в электрохимической ячейке

В распределенных (1D, 2D и 3D) моделях можно учесть омические потери (Primary Current Distribution); омические и активационные потери (Secondary Current Distribution); а также омические, активационные и диффузионные потери (Tertiary Current Distribution). В случае определяющего влияния диффузионных процессов можно моделировать системы с фоновым электролитом, а также со слабыми и сильными растворами электролитов. Уравнения переноса и уравнения Нернста-Планка можно дополнить условием электронейтральности или уравнением Пуассона.

Для описания кинетики электродных реакций доступны встроенные уравнения Тафеля и Батлера-Фольмера, а также предусмотрена возможность задать собственные соотношения для расчёта перенапряжения и концентрации химических веществ. Таким образом, на поверхности электрода можно задать любое число реакций.

Интерфейсы для расчёта тока можно комбинировать с инструментами моделирования пористых, газодиффузионных или плоских электродов.

Распределение плотности тока в электролите твёрдооксидного топливного элемента сильно зависит от мольной доли кислорода в газовых каналах (сверху), тогда как водородный электрод оказывает незначительное влияние за счет концентрационного перенапряжения (нижние каналы). С помощью узла H2 Gas Diffusion Electrode Reaction можно задать параметры кинетики электродной реакции.

Для расчёта теплового режима работы «дышащего» ТЭТПЭ можно учесть электрохимический нагрев с помощью узла мультифизической связи Electrochemical Heating дерева модели. Выбрав интерфейсы Hydrogen Fuel Cell и Heat Transfer в настройках этого узла, мы автоматически задаём электрохимические источники теплоты.

Газодиффузионные электроды

Моделирование газодиффузионных электродов (ГДЭ) с помощью инструментов модуля «Топливные ячейки и электролизёры» настраивается очень просто. В пользовательском интерфейсе решаются уравнения переноса в газовой фазе и в пористом электролите с учётом добавленных граничных условий. В модуле представлены специальные узлы для описания водородного и кислородного электродов. Описание основных электродных реакций уже встроено, при этом можно изменить модель кинетики и добавить описание побочных реакций.

Интерфейс для расчета переноса массы компонентов смеси в газовой фазе автоматически связывается мультифизической связкой с интерфейсом для расчёта течения в газовых каналах. Для сквозного расчёта поля течения в газовом канале и в пористых структурах используются уравнения Бринкмана.

Кроме того, автоматически добавляются уравнения сохранения заряда в электролите (сепараторе) и в пористом электролите (электролите в активном слое или в ГДЭ). Эти уравнения связываются с уравнениями переноса в газовой фазе через уравнения электрохимических реакций и закон Фарадея.

Многофазное и однофазное течение в свободной и пористой среде

В низкотемпературных топливных элементах и водных электролизёрах перенос жидкой и газообразной воды (пара), зачастую, осуществляется одновременно. Кроме того, воду, образующуюся в ячейках в топливных элементах, необходимо отводить, чтобы избежать затопления электродов. Аналогично, при недостаточной интенсивности отвода газа, образующегося в результате электролиза воды, некоторые ячейки могут стать неактивными. В этих случаях крайне важно иметь возможность моделировать течение двухфазной среды в пористых электродах и в открытых каналах.

В состав модуля «Топливные ячейки и электролизёры» включены дисперсные модели многофазной смеси, пузырькового течения и Эйлера-Эйлера, а также модель переноса фазы в пористых средах. С помощью этих моделей можно описать многофазное течение как в пористых средах (электродах), так и в свободном объёме (газовых каналах). Дополнительную информацию о моделировании многофазных потоков можно найти на странице описания модуля «Вычислительная гидродинамика».

Встроенные модели термодинамических систем

Для разных процессов и условий эксплуатации состав газовых смесей в водородном и кислородном электродах может меняться. Модуль «Топливные ячейки и электролизёры» содержит встроенный набор термодинамических моделей для расчёта свойств топливной и окислительных смесей. Топливная смесь помимо водорода может содержать азот, воду, углекислый газ и окись углерода, образующиеся в результате побочных реакций при получении водорода с помощью конверсии углеводородов. В окислителе могут присутствовать те же дополнительные компоненты. Если состав задан и определены опорные значения парциального давления компонентов, тогда в COMSOL можно рассчитать равновесный электродный потенциал для анодных и катодных реакций, а значит и равновесный потенциал ячейки.

Теплопередача

В состав модуля «Топливные ячейки и электролизёры» включены также инструменты для решения уравнения сохранения энергии, которые позволяют рассчитать поле температуры в электрохимической системе. Источники теплоты, обусловленные электрохимическими и химическими реакциями, а также ионной и электронной проводимостью, рассчитываются автоматически и могут легко быть использованы для проведения теплового анализа. Кроме того, встроенные термодинамические модели позволяют без труда находить входные данные для моделирования управления тепловыми режимами водородно-кислородных элементов.

Тепловые элементы химических источников тока

Изобретение относится к области электротехники, а именно к термоактивируемым химическим источникам тока (ТХИТ) и может быть использовано в качестве источника электропитания, как для средств управления, так и для активного питания силовых электрических агрегатов.

Известна конструкция батареи ТХИТ, в которой реализована компоновка нескольких сборок элементов ТХИТ, размещенных в одном корпусе (RU 2457586 опубл. 27.07.2012 г.) [1]. Сборки установлены последовательно, одна за другой, с вариантом параллельного подключения, который обеспечивает n – кратное увеличение снимаемой мощности в зависимости от количества установленных сборок. При такой компоновке исключается изменение режима разряда батареи, что ограничивает использование этой конструкции в качестве источника электропитания. Кроме того при таком расположении сборок увеличивается высота батареи ТХИТ, а также площадь ее боковых поверхностей, что приводит к значительным теплопотерям. Таким образом, использование данной конструкции батареи ТХИТ усложняет обеспечение теплового режима работы батареи ТХИТ и снижает время ее эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемой батарее является батарея элементов ТХИТ (RU 2573860 опубл. 27.01.2016 г) [2]. Известная батарея содержит внутреннюю и внешнюю герметичные оболочки с полостью между ними и два слоя теплоизоляции, образующих корпус, в котором расположена сборка элементов ТХИТ, подключенных к первому и второму выводам батареи. На наружную поверхность внутренней герметичной оболочки помещен резистивный нагревательный элемент, выводы которого электрически подключены к первому и второму выводам батареи элементов ТХИТ через управляющий коммутатор. При такой компоновке электрическая емкость для питания резистивного нагревательного элемента заложена в общую емкость элементов ТХИТ, что приводит к снижению значений снимаемой мощности источника питания. Кроме того, большое количество электроактивных компонентов, содержащихся в каждом электрохимическом элементе данной батареи, приводит к увеличению ее высоты. Компоновка данной батареи аналогична компоновке батареи [1], что также ограничивает использование данной конструкции в качестве источника электропитания.

Задача настоящего изобретения заключается в расширении возможностей использования конструкции батареи ТХИТ.

Для решения поставленной задачи сконструирована батарея элементов ТХИТ, содержащая корпус, состоящий из двух герметичных оболочек с теплоизоляцией пространства между ними, в корпус помещена сборка из электрохимических элементов, чередующихся с нагревательными элементами. Внутрь этой сборки коаксиально, электрически изолированно, размещена дополнительная сборка из электрохимических элементов, чередующихся с нагревательными элементами, при этом на внутренней оболочке корпуса смонтирован резистивный нагревательный элемент. Токовыводы обеих сборок независимо друг от друга выведены на крышку корпуса. Также на крышку корпуса выведены токоподводы резистивного нагревательного элемента. Токовыводы обеих сборок и резистивного нагревательного элемента подключены к коммутатору.

Применение в батарее элементов ТХИТ дополнительной электроизолированной, коаксиально расположенной сборки элементов ТХИТ позволяет уменьшить ее высоту на 10 – 20%. Одновременно с этим независимое подключение токовыводов обеих сборок и резистивного нагревательного элемента к коммутатору обеспечивает стабильный температурный режим для внутренней сборки элементов ТХИТ при длительном разряде батареи, а так же обеспечивает возможность выбора режима разряда батареи, что расширяет возможности использования предлагаемой конструкции батареи ТХИТ. Это новый технический результат, достигаемый изобретением.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено поперечное сечение батареи элементов ТХИТ; на фиг.2 – разрядная кривая, которая характеризует работу батареи ТХИТ при последовательном соединении сборок элементов; на фиг.3 – разрядная кривая, которая характеризует работу батареи ТХИТ при параллельном соединении сборок элементов; на фиг.4 – разрядная кривая, которая характеризует работу батареи при длительном разряде батареи со стабилизацией температурного режима при использовании энергии наружной сборки элементов ТХИТ.

В корпусе батареи, состоящем из наружной 1 и внутренней 2 герметичных оболочек с двумя слоями теплоизолирующего материала типа ТЗМК и резистивного нагревательного элемента 3, размещены две сборки элементов ТХИТ 4 и 5 с нагревательными пиротехническими таблетками 6 и 7, установленные коаксиально через электроизоляционный слой 8 типа «миниплен». Независимые токовыводы от сборок и резистивного нагревательного элемента 9 выведены в коммутатор 10, регулирующий порядок соединения сборок элементов ТХИТ, имеющий выводы 11 для подключения к устройству. Собранная батарея имеет следующие габариты: высота 160мм; диаметр 100мм.

При запуске батареи элементов ТХИТ за счет нагревательных элементов 6 и 7, расположенных в составе сборок элементов ТХИТ, обеспечивается температурный режим, необходимый для генерации тока. Выбор режима разряда устанавливается коммутатором 10, обеспечивающим: последовательное соединение сборок элементов ТХИТ для увеличения напряжения на выводах батареи, либо параллельное соединение сборок элементов для увеличения силы тока при номинальном напряжении на сборках элементов ТХИТ, либо подключение резистивного нагревательного элемента на внешнюю сборку элементов ТХИТ для стабилизации температурного режима и обеспечения длительности работы батареи более 30 мин.

При испытании батареи с последовательным соединением сборок элементов ТХИТ получено удвоение разрядного номинального напряжения до 60 В при сохранении величины силы тока 5 А в интервале времени 30 мин. (фиг. 2). При параллельном соединении сборок элементов ТХИТ получено трехкратное увеличение величины номинальной силы тока до 15 А при сохранении номинального разрядного напряжения 30 В интервале времени 20 мин. (фиг. 3). Для стабилизации температурного режима энергия наружной сборки элементов ТХИТ используется для питания резистивного нагревательного элемента, при этом энергия внутренней сборки элементов ТХИТ обеспечивает питание средства управления или силового электрического агрегата с требуемыми номинальными электрическими характеристиками: сила тока 5 А, напряжение 30 В в интервале времени 20 мин. (фиг. 4).

Таким образом, заявленная конструкция батареи ТХИТ позволяет расширить возможности ее использования.

Батарея элементов тепловых химических источников тока, содержащая корпус, состоящий из двух герметичных оболочек с теплоизоляцией пространства между ними, в корпус помещена сборка из электрохимических элементов ТХИТ, чередующихся с нагревательными элементами, при этом на внутренней оболочке корпуса смонтирован резистивный нагревательный элемент, а батарея имеет коммутатор для связи с резистивным нагревательным элементом и токовыводами сборки, отличающаяся тем, что в сборке коаксиально, электрически изолированно, размещена дополнительная сборка из электрохимических элементов ТХИТ, чередующихся с нагревательными элементами, при этом токовыводы обеих сборок и резистивного нагревательного элемента независимо друг от друга подключены к коммутатору.

Аккумуляторы, топливные элементы и их роль в современном мире

• Русский

около 4 часов в неделю

понадобится для освоения

3 зачётных единицы

для зачета в своем вузе

Предлагаемый курс рассказывает об аккумуляторных батареях, топливных элементах и их роли в современном обществе и мировой экономике.

• О курсе
• Формат
• Информационные ресурсы
• Требования
• Программа курса
• Результаты обучения
• Формируемые компетенции
• Направления подготовки

О курсе

В курсе рассказывается об аккумуляторах, топливных элементах и их роли в современном обществе. Для наглядного представления роли химических источников тока основной фокус делается на электромобилях. В начале курса проводится краткий экскурс в историю для изучения причин экономической неудачи технологий, которые всеми рассматривались как наиболее перспективными. Затем рассматриваются основные причины их возрождения (экологические, экономические и политические) и то какое влияние это окажет на развитие технологий аккумуляторов и топливных элементов. Затем проведется сравнение основных технологий и материалов химических источниках тока.

Формат

Еженедельное изучение курса включает:

• просмотр видеолекций с изложением теоретических положений, видеодемонстраций решений практико-ориентированных задач;
• работу с электронным учебником;
• выполнение тренировочных учебных заданий с комментариями ответов, тестов, домашних заданий и проекта.

После изучения всех материалов курса предусматривается итоговое тестирование.

Окончательная оценка достигнутых результатов обучения формируется с учетом итогового тестирования и данных еженедельного контроля.

Информационные ресурсы

• Скундин А.М., Воронков Г.Я. Химические источники тока: 210 лет / А.М. Скундин, Г.Я. Воронков. М.: Издательский центр «Поколение», 2010. 349 с.
• Багоцкий В.С., Скундин А.М., Химические источники тока / В.С. Багоцкий, А.М. Скундин. М.: Энерго-издат, 1981

Требования

Курс «Аккумуляторы, топливные элементы и их роль в современном мире» является вводным, рассчитан на общую аудиторию и не требует каких-либо специальных знаний.

Однако, усвоение материала будет более эффективным, если обучающиеся будут обладать элементарными знаниями по направлениям:

• химия – раздел «Неорганическая химия» в объёме среднего общего образования;
• физика – раздел «Электричество и магнетизм» в объёме среднего общего образования;

Программа курса

Раздел 1. Немного истории электромобилей.
Тема 1.1. Уроки истории. Рассвет электромобилей
Тема 1.2. Уроки истории. Закат электромобилей
Тема 1.3. Уроки истории. Забвение
Тема 1.4. Кстати. Чем электромобили лучше
Тема 1.5. Кстати. Электромобили и зима
Тема 1.6. Сегодня. Возрождение

Раздел 2. Причины перемен и возрождения электромобилей.
Тема 2.1. Причины перемен. Экология – загрязнение воздуха
Тема 2.2. Причины перемен. Экология – другие загрязнения
Тема 2.3. Причины перемен. Политика
Тема 2.4. Причины перемен. Экономика
Тема 2.5. Причины перемен. Век электричества
Тема 2.6. Экологичность
Тема 2.7. Пик добычи нефти

Раздел 3. Электромобили и аккумуляторы.
Тема 3.1. Электромобили и гибриды. Классификация.
Тема 3.2. Пять основных параметров аккумулятора.
Тема 3.3. Электроавтобусы.
Тема 3.4. Электрические грузовики, корабли и самолеты.
Тема 3.5. Смежные технологии. Мотор-колесо.
Тема 3.6. Смежные технологии. Беспроводная зарядка.
Тема 3.7. Смежные технологии. Автономное вождение.
Тема 3.8. Производители аккумуляторов.

Раздел 4. Химические источники тока.
Тема 4.1. Принцип работы электрохимической ячейки.
Тема 4.2. опливные элементы. Для чего?
Тема 4.3. Топливные элементы. Классификация.
Тема 4.4. Топливные элементы. Сравнение.
Тема 4.5. Топливные элементы. Дополнительная информация.
Тема 4.6. Ионисторы (суперконденсаторы).
Тема 4.7. Краткая история электрохимии.

Раздел 5. Основные виды современных аккумуляторов.
Тема 5.1. Свинцово-кислотные аккумуляторы.
Тема 5.2. Никель кадмиевые, никель-железные и никель-металлгидридные аккумуляторы.
Тема 5.3. Литий-ионные аккумуляторы.
Тема 5.4. Классические и твердотельные аккумуляторы.

Раздел 6. Электродные материалы.
Тема 6.1. Материалы для положительных электродов. LCO, NMC, NCA и другие материалы со слоистой структурой.
Тема 6.2. Материалы для положительных электродов. LMO и LNMO со структурой шпинели.
Тема 6.3. Материалы для положительных электродов. LFP со структурой оливина.
Тема 6.4. Материалы для отрицательных электродов. Материалы на основе углерода.
Тема 6.5. Материалы для отрицательных электродов. LTO со структурой шпинели.
Тема 6.6. Что дальше?

Результаты обучения

После освоения курса обучающийся будет способен:

• Понимать и правильно формулировать причины роста популярности химических источников тока и электромобилей.
• Оценивать риски, оказывающие влияние на рост доли электромобилей и альтернативной энергетики
• Описывать типы гибридных транспортных средств и основные параметры аккумуляторов
• Определять сильные и слабые стороны различных типов химических источников тока
• Выбирать наиболее подходящий тип аккумуляторов в зависимости от области применения

Формируемые компетенции

Результатом обучения в рамках дисциплины является формирование у студента следующих компетенций:

• навык поиска, оценивания и использования информации по вопросам изучаемых дисциплин (ОК-1);
• способности соотносить вопросы профессиональной деятельности (в соответствии с профилем подготовки), проблематику исследования с философскими и социогуманитарными знаниями; рассматривает вопросы, связанные с профессиональной деятельностью, с позиции научного мировоззрения (ОК-1);
• способности к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);
• способность сознавать социальную значимость химических источников тока, обладать мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК-1);
• способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий базовый научный аппарат (ОПК-2);
• способность осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из различных источников и баз данных, представлять ее в требуемом формате с использованием информационных, компьютерных и сетевых технологий (ОПК-6).