DEE-54020 Polttokennot ja vetyteknologia, 5 op
Fuel Cells and Hydrogen Technology
Vastuuhenkilö
Risto Mikkonen
Opetus
| Toteutuskerta | Periodi | Vastuuhenkilö | Suoritusvaatimukset |
| DEE-54020 2019-01 | 2 |
Risto Mikkonen |
Hyväksytysti suoritettu tentti ja harjoitustyö. |
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa selittää polttokennojen perusrakenteen sekä luokitella eri polttokennotyypit. Hän osaa soveltaa sähkökemian ja termodynamiikan peruskäsitteitä siten, että pystyy analysoimaan polttokennojen toimintaa ja tämän kautta tekemään johtopäätöksiä, miten kennossa syntyviä häviöitä voidaan pienentää ja kennon toimintaparametreja parantamaan. Opiskelija pystyy arvioimaan polttokennojen hyödynnettävyyttä sekä sähkön että lämmön tuotannossa ja kennojen hyödyntämistä ajoneuvokäytössä. Edelleen opiskelija osaa kuvata vedyn eri valmistamismenetelmiä ja verrata menetelmien tehokkuutta sekä pystyy selittämään vedyn eri varastointiteknologioita. Hän pystyy kriittisesti keskustelemaan yleisesti vetytaloudesta futurologisena energiajärjestelmänä.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Polttokennojen sähkökemia ja termodynamiikka: Polttokennojen yleinen teoria. Avoimen piirin jännite ja hyötysuhteen määrittäminen. Toimintaolosuhteiden vaikutus kennon suorituskykyyn. | Termodynamiikan tilafunktiot ja niiden hyödyntäminen. | Polttokennojen historia. |
| 2. | Polttokennon häviöt ja polarisaatiokäyrä: Aktivointi- vuotovirta-, konsentraatio- ja ohmiset häviöt. | Operointiolosuhteiden optimointi, lämpötila, paine ja konsentraatio. | |
| 3. | Polttokennotyypit: matalan ja korkean lämpötilan kennot. Kennotyyppien rakenne ja oheislaitteet. Polttoainevaihtoehdot ja vedyn reformointi. | Kennojen kosteustasapaino, jäähdytys ja ilmastointi. Toimintapaine ja reaktantin koostumus. | Yhdistetyt järjestelmät, polttokennon hukkalämmön hyödyntäminen. |
| 4. | Vedyn infrastruktuuri: Vedyn valmistus- ja varastointiteknologiat. Tekninen ja taloudellinen vertailu. | Turvallisuus ja viranomaismääräykset. | Vedyn muut sovellusalueet. |
| 5. | Polttokennojen sovellusalueet: stationääri-, mobiili- ja liikenne-sovellutukset. Edut, ongelmat ja tulevaisuuden haasteet. | Vetytalouden analysointi. | Polttokennojen markkinapenetraatio. Hanke-esittely. |
| 6. | Case: Polttokennojärjestelmän mitoitusesimerkki: Systeemin mitoittaminen valittuun sovelluskohteeseen. Tulosten analysointi. |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Opintojakson suoritusvaatimuksena on hyväksytty tentti ja kirjallinen referaatti kurssin sisältöön kytkeytyvästä aiheesta. Hyväksytty tenttisuoritus arvosanalla 1 (välttävä) edellyttää opiskelijalta ydinaineksen ymmärtämistä selittävällä tasolla. Arvosanan 3 (hyvä) saadakseen opiskelija kykenee mitoittamaan polttokennojärjestelmän parametreja ja tunnistaa niiden väliset riippuvuussuhteet. Arvosana 5 (erinomainen) edellyttää opiskelijalta ilmiöiden termodynaamista hallintaa ja mallintamista myös täydentävän tietämyksen osa-alueilta. Kirjallisessa referaatissa edellytetään diplomityön tasoisen tekstin tuottamista. Referaatti arvioidaan asteikolla 0-5. Kurssin kokonaisarvosanasta määräytyy tentin perusteella 60% ja harjoitustyön perusteella 40%. Sekä tentistä että harjoitustyöstä on kuitenkin saatava hyväksytty arvosana.
Arvosteluasteikko:
Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Lisätiedot | Tenttimateriaali |
| Kirja | Fuel Cell Systems Explained | J. Larminie & A. Dicks | 0 471 49026 1 | Kyllä | ||
| Opintomoniste | Polttokennot ja vetyteknologia | Risto Mikkonen | Kyllä |
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
| DEE-54020 Polttokennot ja vetyteknologia, 5 op | SMG-4350 Polttokennot ja vetyteknologia, 5 op |