Kursplan för

Bränslecellteknologi
Fuel Cell Technology

TFRF05, 6 högskolepoäng, G2 (Grundnivå, fördjupad)

Gäller för: LTH:s fristående kurser HT2015
Beslutad av: Utbildningsnämnd E
Beslutsdatum: 2015-03-03

Allmänna uppgifter

Fördjupning: Grundnivå, har endast gymnasiala förkunskapskrav.
Undervisningsspråk: Kursen ges på engelska

Syfte

Kursen syftar till att ge eleverna fördjupade kunskaper om och ökad förståelse om olika typer av bränsleceller och deras användning. Kunskap och förståelse avser teori, analys, prestanda, funktion, design av bränslecellskomponenter, -system och bränslepreparering samt infrastruktur för vätgas. Eleverna skall bibringas färdighet att tillämpa teorin på relevanta bränslecellstekniska problem.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

 

• kunna applicera know-how grundat på termodynamik, elektrokemi, värmeöverföring och strömningslära att design och analys av avancerad teknologi
• kunna visa förståelse för funktion, drift och prestanda för olika typer av bränsleceller
• kunna förklara viktiga och grundläggande begrepp for ämnet
• kunna använda den teknik, färdighet och de moderna tekniska redskap som är nödvändiga för design och analys av bränslecellsystem

 

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

 

• kunna identifiera, formulera och lösa frågor relevanta för bränslecellsystem
• kunna förstå inverkan av bränslecell-teknologi i global- och lokalt samhälls perspektiv.
• kunna applicera analytiska/empiriska metoder eller föreslå numerisk metoder för design av bränslecellsystem och -komponenter

 

Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten

 

• aktivt deltaga i diskussioner kring relevanta frågeställningar om bränsleceller
• i tal och skrift kunna presentera analyser och resultat av temperatur- och koncentrationsfält, presanda etc för bränsleceller

 

Kursinnehåll

Introduktion: bränslecellens driftsprinciper, historia, typer, komponenter och system. Bränslecellens termodynamik och elektrokemi: Nernsts ekvation, Tafels ekvation, cell-spänning, bränslecellens effektivitet och förluster för bränslecellens driftsspänning. Bränsleceller med protonutbytande-membran (Proton Exchange Membrane Fuel Cells): komponenter och system, konstruktion och prestanda, kritiska frågor och ny utveckling. Metanolbränsleceller (Direct Methanol Fuel Cells): Grunder, prestanda, driftsparametrar och ny utveckling. Alkaliska bränsleceller (Alkaline Fuel Cells): Grunder, prestanda, driftsparametrar. Fosforsyra baserade bränsleceller (Phosphoric Acid Fuel Cells): komponenter och system, konstruktion och prestanda, termisk styrning, andra kritiska parametrar och ny utveckling. Smält-karbonatbränsleceller (Molten Carbonate Fuel Cells): komponenter och system, konstruktion och prestanda, termisk styrning, andra kritiska parametrar och ny utveckling. Fastoxidbränsleceller (Solid Oxide Fuel Cells): komponenter och system, konstruktion och prestanda, termisk styrning, andra kritiska parametrar och ny utveckling. Bränslen och bränslehantering: fossila- och biobränslen, extern och intern bränslereformering, ångreformering, autotermisk reformering, termisk krackning, katalys, avsvavling, borttagning av kolmonoxid (CO) och därtill relaterade frågeställningar. Termisk styrning och värmeväxlare. Väte produktion, lagring, säkerhet och infrastruktur. Balansering av ett bränslecellkraftverk.

Kursens examination

Betygsskala: TH
Prestationsbedömning: En skriftlig tentamen med såväl teori- som problemuppgifter genomförs. Tentamen består av ca 50 % teori och ca 50 % problem. Totala poängsumman är 50 poäng. Vid teoriuppgifterna får inga hjälpmedel användas, medan vid problemlösningen kursmaterialet utom lösta exempel får användas. Tentamen är därför delad, vilket innebär att först genomförs teoridelen utan hjälpmedel och när denna inlämnats till vakten påbörjas lösandet av problemen varvid tillåtna hjälpmedel får användas. Räknedosa får användas vid problemdelen.

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav:

• Grundläggande behörighet

Begränsat antal platser: Nej

Kurslitteratur

• John Wiley: Fuel Cell Systems Explained by James Larminie and Andrew Dicks. 2002, ISBN: 0 471 49026 1.
• Kurslitteraturen utgörs av utdrag ur den internationella litteraturen, kompendiematerial.

Kontaktinfo och övrigt

Kursansvarig: Jinliang Yuan, Jinliang.yuan@energy.lth.se
Hemsida: http://www.energy.lth.se
Övrig information: Kursen bedrivs i form av föreläsningar, övningar, projekt samt hemuppgifter. Träning i och exemplifiering av problemlösning sker vid räkneövningarna samt genom de obligatoriska hemuppgifterna. Projektet skall presenteras i from av en 5-7 sidors rapport (exklusive appendix). Alla hemuppgifter måste uppnå betyget godkänt.