Nazwa przedmiotu: Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Chemia procesów pozyskiwania energii Chemistry of energy receiving processes Kod przedmiotu: ZIP.F.O.19 Rodzaj przedmiotu: przedmiot ofertowy Poziom studiów: studia I stopnia forma studiów: studia stacjonarne Rodzaj zajęć: Liczba godzin/tydzień: Wyk. Ćwicz. Lab. Sem. Proj. 1, 1, 0, 1, 0 Rok: III Semestr: V Liczba punktów: 4 PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU C1. Zapoznanie studentów z podstawami elektrochemii, z zasadami działania ogniw galwanicznych ich budową oraz obecnymi i potencjonalnymi ich zastosowaniami. C2. Przekazanie studentom wiedzy dotyczącej konwencjonalnych źródeł energii, sposobów przetwarzania paliw kopalnych oraz ich znaczenia gospodarczego C3. Zapoznanie studentów z budową atomu, promieniotwórczością, procesami zachodzacymi podczas kontrolowanych i niekontrolowanych reakcji jadrowych oraz z korzyściami i zagrożeniami wynikającymi ze stosowania energii jądrowej C4. Poznanie rodzajów oraz sposobów pozyskiwania i Zwrócenie uwagi na konieczność zbiórki oraz recyklingu zużytych i porzeterminowanych baterii WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z matematyki, fizyki i chemii na poziomie szkoły średniej. 2. Umiejętności pracy samodzielnej. 3. Umiejętność sporządzania i przedstawiania referatu na zadany temat. 4. Umiejętność korzystania ze źródeł literaturowych oraz zasobów internetowych.
EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 Student posiada wiedzę teoretyczną dotyczącą podstaw elektrochemii EK2 Student posiada wiedzę dotyczącą rodzajów ogniw, ich zastosowania, zasad działania oraz budowy. Zna zalety i wady poszczególnych rodzajów ogniw EK3 Student zna różne rodzaje paliw, sposoby ich przetwarzania, wykorzystania oraz potrafi podać korzyści i niekorzystne aspekty ich stosowania. Zna sposoby EK4 Student potrafi przygotować prezentację na wybrany temat oraz brać udział w dyskusji TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY W1 W2 Źródła energii i sposoby przemian poszczególnych rodzajów energii. Elektrolity, dysocjacja, zmiana stopnia utlenienia pierwiastków w reakcjach chemicznych. Potencjał równowagowy elektrody. SEM ogniwa. Szereg napięciowy metali. Elektrody drugiego rodzaju. Potencjały utleniająco-redukujące. W3 W4 Elektroliza wodnych roztworów elektrolitów i stopionych soli. Prawa Faradaya. Nadnapięcie. Efekt nadnapięcia wydzielania wodoru i tlenu na elektrodach w akumulatorze ołowiowo-kwasowym. W5 Historia ogniw galwanicznych. Potencjał obwodu otwartego (OCP), polaryzacja ogniwa. Wielkości charakteryzujące ogniwa galwaniczne (energia, napięcie robocze, maksymalna gęstość prądu, pojemność, moc, wydajność energetyczna). Charakterystyki napięciowe ogniw. Łączenie ogniw. Wyjaśnienie pojęć: ogniwo, bateria, akumulator. Podziały ogniw galwanicznych. Praca ogniwa. W6 W7 Ogniwo cynkowo-manganowe. Schemat działania ogniwa, konstrukcja. Reakcje samowyładowania. Wpływ temperatury na pojemnośc ogniw. Krzywe rozładowania. Alkaliczne baterie cynkowo-manganowe. Ogniwa rtęciowe. Ogniwa cynk-tlenek srebra, ogniwa metal-powietrze. W 8 Ogniwa litowe. Rodzaje, zasada działania, budowa i zastosowanie. W9 Akumulator kwasowo-ołowiowy. Zasada działania, zastosowanie, nośniki mas anodowych i katodowych, reakcje samorozładowania, przeładowanie akumulatora, rodzaje stosowanych akumulatorów, parametry pracy. W10 Akumulatory niklowo-kadmowe oraz niklowo- wodorkowe. Baterie litowe drugiego rodzaju. W11 Ogniwa paliwowe. W12 Perspektywy zastosowania wodoru jako nośnika energii. W13 W14 Budowa atomu, rodzaje promieniowania, izotopy, okres połowicznego rozpadu, reakcja rozszczepienia. Model budowy reaktora jądrowego. Rodzaje reaktorów jądrowych. W 15 Paliwa kopalne oraz sposoby ich przetwarzania. Czyste technologie węglowe Forma zajęć ĆWICZENIA C1 C2 Elektrolity, dysocjacja, moc elektrolitów, przewodnictwo elektrolitów. C3 C4 Procesy redoks. C5 C6 Potencjał równowagowy elektrody. Szereg napięciowy metali. SEM ogniwa. C7 C8 Elektrody drugiego rodzaju. Potencjały utleniająco-redukujące. C9 C10 Procesy ładowania i rozładowania ogniw wtórnych. Ogniwa paliwowe. C11 C12 Obliczanie efektów cieplnych reakcji spalania. C13 C14 Budowa atomu, izotopy, przemiany jądrowe. C15 Kolokwium zaliczeniowe 2
Forma zajęć SEMINARIUM S1 Węgiel kamienny i brunatny jako surowce energetyczne. Czyste technologie węglowe. Elektrownie nowej generacji S2 Gaz ziemny i ropa naftowa jako źródło energii dla przemysłu, motoryzacji i gospodarstw domowych. S3 Energia jądrowa elektrownie atomowe. S4 Fuzja termojądrowa. S5 Ogniwa pierwotne. S6 Ogniwa wtórne czyli akumulatory. S7 Ogniwa paliwowe w energetyce, transporcie i urządzeniach przenośnych. S8 Sposoby Elektrochemiczne kondensatory jako materiały do S9 Prawo UE i RP dotyczące akumulatorów i baterii. S10 Utylizacja oraz recykling zużytych i przeterminowanych akumulatorów i baterii. S11 Wpływ chemicznych procesów wytwarzania energii na środowisko naturalne. S12 Ogniwa fotowoltaiczne. S13 Energia z biomasy. Bioogniwa paliwowe. S14 Paliwa alternatywne. S15 Perspektywy wykorzystania paliwa wodorowego w transporcie. NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z zastosowaniem środków audiowizualnych 2. rzutnik multimedialny, laptop - do ćwiczeń seminaryjnych 3. program Microsoft Office PowerPoint 4. Plansze, tablice (układ okresowy, szereg napięciowy metali, tablice fizykochemiczne), podręczniki, skrypty SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F1 ocena treści opracowania referatu F2 ocena prezentacji F3 ocena udziału w dyskusji P1 ocena opanowania materiału będącego przedmiotem ćwiczeń - kolokwium sprawdzające wiadomości P2 ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu kolokwium zaliczeniowe OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń Przygotowanie do zajęć seminaryjnych Przygotowanie referatu oraz prezentacji w programie PowerPoint Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 15W 15C 15S 45h Suma 90 h 15 h 15 h 10 h 5 h SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU 4 ECTS 3
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. A. Czerwiński; Akumulatory baterie ogniwa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2005. 2. A. Czerwiński; Energia jądrowa i promieniotwórczość", Oficyna Edukacyjna Krzysztof Pazdro, Warszawa 1998. 3. Witold M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii, Wydaw. Nauk.-Tech., Warszawa 2006 4. M. Ulewicz, J. Siwka, Procesy odzysku i recyklingu wybranych materiałów, Wydaw. WIPMiFS Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2010. 5. K. Stańczyk, Czyste technologie użytkowania węgla, GIG, Katowice 2008 6. J. Surygała, Vademecum rafinera, Ropa naftowa: właściwości, przetwarzanie, produkty, WNT, Warszawa 2006 PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr hab. Krystyna Giza giza@wip.pcz.pl MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia EK1 Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) K_W01, K_W03, K_W05, K_U04 Cele przedmiotu C1 Treści programowe W1 W4 C1 C8 Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny 1,4 P1, P2 EK2 K_W03, K_W05, K_U04, K_U14 C1, C4 W5 W11, C9 C10, S5, S6, S7 1, 2, 3, 4 F1, F2, F3, P1, P2 EK3 EK4 K_W03, K_W05, K_W11, K_U04 K_W03, K_W05, K_W11, K_U04 C2, C3, C4 W12 W15, S1 S4, S8 S15 1, 2, 3, 4 F1, F2, F3, P1, P2 C4 S1 S15 2, 3 F1, F2, F3 II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 EK1 Brak znajomości Student posiada wiedzę podstaw elektrochemii teoretyczną dotyczącą podstaw elektrochemii Student zna Student zna Student zna podstawowe pojęcia podstawowe pojęcia podstawowe pojęcia takie jak elektroda, takie jak elektroda, takie jak elektroda, półogniwo, ogniwo. półogniwo, ogniwo. półogniwo, ogniwo. Umie obliczyć SEM Umie obliczyć potencjał Umie obliczyć potencjał ogniwa dla warunków równowagowy elektrody równowagowy elektrody standardowych, potrafi i SEM ogniwa dla i SEM ogniwa dla wskazać reakcję warunków dowolnych warunków utleniania i redukcji. standardowych. Potrafi temp., ciśnienia i poprawnie podać stężenia. Potrafi 4
równania reakcji poprawnie podać elektrodowych równania reakcji zachodzących w elektrodowych ogniwie, wskazać zachodzących w reakcję utleniania i ogniwie, wskazać redukcji. Zna prawa reakcję utleniania i Faradaya. Prawidłowo redukcji, kierunek zapisuje wybrane przepływu elektronów. reakcje przebiegajace Zna prawa Faradaya i na elektrodach podczas potrafi je wykorzystać. procesu elektrolizy. Prawidłowo zapisuje reakcje przebiegajace na elektrodach podczas procesu elektrolizy. EK2 Student nie zna Student posiada wiedzę Student posiada wiedzę Student posiada wiedzę Student posiada wiedzę podstawowych rodzajów dotyczącą podziału dotyczącą rodzajów dotyczącą różnych dotyczącą rodzajów ogniw ich zastosowania, ogniw, potrafi podać ogniw, ich rodzajów ogniw, ich ogniw, ich zasad działania, przykład ogniwa zastosowania. Zna zastosowania, zasad zastosowania, zasad budowy oraz metod pierwotnego, wtórnego zasadę działania oraz działania, budowy oraz działania, budowy oraz recyklingu. Nie potrafi oraz paliwowego i budowę wybranego recyklingu. recyklingu. wymienić podstawowych określić ich ogniwa. Potrafi Zna zalety i wady Zna zalety i wady zalet i wad ogniw. zastosowanie. wymienić poszczególnych poszczególnych podstawowowe zalety i rodzajów ogniw rodzajów ogniw wady ogniw. EK3 Student nie zna żadnych Student potrafi Student zna naturalne Student zna naturalne Student zna różne nośników energii, wymienić naturalne paliwa kopalne oraz paliwa kopalne oraz rodzaje paliw, sposoby sposobów ich paliwa kopalne oraz zna sposoby ich sposoby ich ich przetwarzania, przetwarzania oraz możliwości wykorzystania oraz wykorzystania. Student potrafi podać korzyści i nie potrafi podać niekorzystne aspekty korzystnych oraz jego stosowania. Zna niekorzystnych sposoby aspektów stosowania EK4 Student potrafi przygotować prezentację na wybrany temat oraz brać udział w dyskusji danego rodzaju paliwa, nie zna sposobów Student nie potrafi przygotować prezentacji na wybrany temat oraz brać udziału w dyskusji. ich przetwarzania i przetwarzania i wykorzystania. Student wykorzystania. Student wykorzystania. Student wie co to są biopaliwa. wie co to są biopaliwa, wie co to są biopaliwa, paliwo jądrowe oraz paliwo jądrowe oraz wodorowe. Student wie wodorowe. jakie korzyści i Student zna procesy zagrożenia wynikają ze zachodzące podczas stosowania energii kontrolowanych i jądrowej. niekontrolowanych reakcji jądrowych, wie jakie korzyści i zagrożenia wynikają ze stosowania energii jądrowej. Zna sposoby Student potrafi Student potrafi Student potrafi opracować i referat na opracować i opracować i wybrany temat przedstawić referat na przedstawić referat na korzystając ze źródeł wybrany temat wybrany temat literaturowych lub korzystając z różnych korzystając z różnych zasobów internetowych. źródeł literaturowych źródeł literaturowych Student rzadko bierze oraz zasobów oraz zasobów udział w dyskusji. internetowych. Student internetowych. Potrafi często bierze udział w interpretować uzyskane dyskusji. informacje oraz wyciągać wnioski Student bardzo często bierze udział w dyskusji, zadaje pytania, przedstawia opinię. swoją 5
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE (strona www WIPMiFS PCZ) 1. Regulamin i harmonogram ćwiczeń znajdują się gablocie informacyjnej Katedry Chemii. 2. Rozkład konsultacji jest dostępny na stronie internetowej Politechniki Częstochowskiej oraz na tabliczkach informacyjnych umieszczanych na drzwiach gabinetów pracowników oraz w sekretariacie Katedry Chemii. 3. Informacje na temat regulaminu i harmonogramu ćwiczeń, warunków zaliczenia przedmiotu oraz godzin konsultacji przekazywane są także bezpośrednio na zajęciach. 6