MPŠ
MPŠ MP&Scaron MP&Scaron MP&Scaron Avtorji

Mednarodna
podiplomska šola
Jožefa Stefana

Jamova 39
SI-1000 Ljubljana
Slovenija

Tel: (01) 477 31 00
Faks: (01) 477 31 10
E-pošta: info@mps.si

Išči

Opis predmeta

Gorivne celice

Programi:

Ekotehnologije, 3. stopnja

Sodelavci:

prof. dr. Ingrid Milošev
dr. Nejc Hodnik

Cilji:

Študentje spoznajo:
• osnovne poti za pretvorbo energije iz primarnih neobnovljivih in obnovljivih primarnih virov,
• metode za primerjavo učinkovitosti med njimi na podlagi analize življenskih ciklov (Life Cycle Assessment – LCA) za neko končno uporabo (mobilno in stacionarno),
• temelje vodikove ekonomije
• principe delovanja elektrokemičnih členov na gorivo in tipe teh členov,
• podrobno konstrukcijo in delovanje gorivne celice s protonsko izmenjalno membrano (PEMFC),
• praktični preizkus delovanja PEM gorivne celice na vodik/kisik in metanolne gorivne celice (Direct Methanol Fuel Cell – DMFC) na testni postaji.

Vsebina:

• Termodinamski krožni procesi
- Carnotov zakon
• Definicija gostote energije in gostote moči
- Ragonov diagram
• Analiza življenjskega cikla (LCA) – kaj je to?
- Primeri analiz »Od zibelke do groba« oziroma »Od vrtine do kolesa«
• Vodik kot kemijski element – fizikalno-kemijske lastnosti
- Procesi za pridobivanje in čiščenje vodika
• Elektrokemični členi na gorivo (gorivne celice)
- Princip delovanja
- Tipi gorivnih celic
• Podrobnejši opis delovanja PEMFC in DMFC gorivnih celic
- Materiali v PEMFC
- Prispevki k napetosti člena
- Stabilnost in obstojnost katalizatorjev
- Stabilnost membrane
• Konstrukcija in delovanje PEMFC
- Elektrode
- Elektrolit (membrana)
- Membransko-elektrodni sklop
- Bipolarne plošče
- Sklad gorivnih celic
• Sistemi z gorivnimi celicami
- Stacionarni
- Mobilni
- Prenosni
• Primerjava z drugimi tehnologijami
• EU predpisi in standardi za uporabo vodika v sistemih z gorivnimi celicami

Temeljna literatura in viri:

I. Books
1. K. J. Vetter, “Electrochemical Kinetics, Theoretical and Experimental Aspects”, Academic Press, New York, 1967
2. J. O’M. Bockris, S. Srinivasan, “Fuel Cells: Their Electrochemistry”, McGraw-Hill, New York, 1969
3. D. J. Pickett, »Electrochemical Reactor Design«, , Elsevier, Amsterdam, 1977
4. A. J. Appleby, F. R. Foulkes, »Fuel Cell Handbook«, Van Nostrand Reinhold, New York, 1988
5. G. Prentice, »Electrochemical Engineering Principles«, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, 1991
6. J. O'M. Bockris, A. K. N Reddy, »Modern Electrochemistry«, Vols. 1, 2A, 2B, (2nd edition), Springer, New York 1998-2001
7. J. Larminie, A. Dicks, »Fuel Cell Systems Explained«, J. Wiley & Sons, Chicester, 2003
8. W. Vielstich, A. Lamm, H. A. Gasteiger, »Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, and Applications«, 4 volumes, J. Wiley & Sons, Chicester, 2003
9. S. Hočevar, “Hydrogen production and cleaning from renewable feedstock«, Chapter in a book »Renewable resources and renewable energy : a global challenge M. Graziani, P. Fornasiero (Eds.), Boca Raton [USA]: CRC Press, cop. 2007, str. 157-196.
10. S. Hočevar and W. Summers, »Production of Hydrogen« Chapter in a book »Hydrogen Technology« A. Leon, H. Hahn (Eds.), Springer Verlag, 2007/2008 in preparation
II. Papers
11. T. Thampana, S. Malhotra, J. Zhang, R. Datta, »PEM fuel cell as a membrane reactor«, Catalysis Today 67 (2001) 15–32
12. A. Burnham, M. Wang, and Y. Wu, »Development and Applications of GREET 2.7 —
The Transportation Vehicle-Cycle Model«, Report No. ANL/ESD/06-5, Energy Systems Division, Argonne National Laboratory, Argonne, IL, November 2006

Izbrane reference nosilca:

1. ŽERJAV, Gregor, LANZUTTI, Alex, ANDREATTA, Francesco, FEDRIZZI, Lorenzo, MILOŠEV, Ingrid. Characterization of self-assembled layers made with stearic acid, benzotriazole, or 2-mercaptobenzimidazole on surface of copper for corrosion protection in simulated urban rain. Materials and corrosion, ISSN 0947-5117, Jan. 2017, vol. 68, iss. 1, str. 30-41. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/maco.201608954/abstract, doi: 10.1002/maco.201608954. [COBISS.SI-ID 5935642], [JCR, Scopus do 18. 7. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]
2. MILOŠEV, Ingrid, KOVAČEVIĆ, Nataša, KOKALJ, Anton. Effect of mercapto and methyl groups on the efficiency of imidazole and benzimidazole-based inhibitors of iron corrosion. Acta chimica slovenica, ISSN 1318-0207. [Tiskana izd.], 2016, vol. 63, no. 3, str. 544-559, doi: 10.17344/acsi.2016.2326. [COBISS.SI-ID 29784871], [JCR, SNIP, WoS do 16. 12. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 28. 9. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]
3. MILOŠEV, Ingrid, RODIČ, Peter. Cerium chloride and acetate salts as corrosion inhibitors for aluminium alloy AA7075-T6 in sodium chloride solution. Corrosion, ISSN 0010-9312. [Print ed.], 2016, vol. 72, no. 8, str. 1021-1034, doi: 10.5006/1956. [COBISS.SI-ID 29450535], [JCR, SNIP, WoS do 13. 10. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 6. 8. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]
4. TREBŠE, Rihard, MIHELIČ, Anže, LEVAŠIČ, Vesna, CÖR, Andrej, MILOŠEV, Ingrid. Results of revision of total hip arthroplasty for alumina ceramic-on-ceramic bearing fracture. Hip international, ISSN 1120-7000, 2016, vol. 26, no. 3, str. 237-243. http://www.hip-int.com/article/618332d2-aacb-4e10-8f5a-4a8dcc984046, doi: 10.5301/hipint.5000340. [COBISS.SI-ID 29452071], [JCR, SNIP, WoS do 25. 12. 2016: št. citatov (TC): 1, čistih citatov (CI): 1, Scopus do 29. 12. 2016: št. citatov (TC): 1, čistih citatov (CI): 1]
5. COVACIU ROMONŢI, D., ISKRA, Jernej, BELE, Marjan, DEMETRESCU, Ioana, MILOŠEV, Ingrid. Elaboration and characterization of fluorohydroxyapatite and fluoroapatite sol-gel coatings on CoCrMo alloy. Journal of alloys and compounds, ISSN 0925-8388. [Print ed.], 2016, vol. 665, str. 355-364, doi: 10.1016/j.jallcom.2016.01.072. [COBISS.SI-ID 29240871], [JCR, SNIP, WoS do 27. 2. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 6. 2. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]
6. HODNIK, Nejc, DEHM, Gerhard, MAYRHOFER, Karl. Importance and challenges of electrochemical in situ liquid cell electron microscopy for energy conversion research. Accounts of chemical research, ISSN 0001-4842. [Print ed.], Sep. 2016, vol. 49, iss. 9, str. 2015-2022. http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.accounts.6b00330, doi: 10.1021/acs.accounts.6b00330. [COBISS.SI-ID 5981210], [JCR, SNIP, WoS do 13. 10. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 9. 10. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]
7. GATALO, Matija, JOVANOVIČ, Primož, POLYMEROS, George, GROTE, Jan-Phillip, PAVLIŠIČ, Andraž, RUIZ-ZEPEDA, Francisco, ŠELIH, Vid Simon, ŠALA, Martin, HOČEVAR, Samo B., BELE, Marjan, MAYRHOFER, Karl, HODNIK, Nejc, GABERŠČEK, Miran. Positive effect of surface doping with Au on the stability of Pt-based electrocatalysts. ACS catalysis, ISSN 2155-5435, Feb. 2016, vol. 6, iss. 3, str. 1630-1634. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.5b02883, doi: 10.1021/acscatal.5b02883. [COBISS.SI-ID 5864218], [JCR, SNIP, WoS do 22. 1. 2017: št. citatov (TC): 6, čistih citatov (CI): 4, Scopus do 29. 1. 2017: št. citatov (TC): 6, čistih citatov (CI): 4]
8. PAVLIŠIČ, Andraž, JOVANOVIČ, Primož, ŠELIH, Vid Simon, ŠALA, Martin, BELE, Marjan, DRAŽIĆ, Goran, ARČON, Iztok, HOČEVAR, Samo B., KOKALJ, Anton, HODNIK, Nejc, GABERŠČEK, Miran. Atomically resolved dealloying of structurally ordered Pt nanoalloy as an oxygen reduction reaction electrocatalyst. ACS catalysis, ISSN 2155-5435, Aug. 2016, vol. 6, iss. 8, str. 5530-5534. http://pubsdc3.acs.org/doi/full/10.1021/acscatal.6b00557, doi: 10.1021/acscatal.6b00557. [COBISS.SI-ID 5951258], [JCR, SNIP, WoS do 29. 9. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 20. 8. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]
9. MEZZAVILLA, Stefano, BALDIZZONE, Claudio, SWERTZ, Ann-Christin, HODNIK, Nejc, PIZZUTILO, Enrico, POLYMEROS, George, KEELEY, Gareth P., KNOSSALLA, Johannes, HEGGEN, Marc, MAYRHOFER, Karl, SCHÜTH, Ferdi. Structure-activity-stability relationships for space-confined Pt [sub] xNi [sub] y nanoparticles in the oxygen reduction reaction. ACS catalysis, ISSN 2155-5435, Dec. 2016, vol. 6, iss. 12, str. 8058-8068. http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acscatal.6b02221, doi: 10.1021/acscatal.6b02221. [COBISS.SI-ID 6032154], [JCR, SNIP, WoS do 6. 1. 2017: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 24. 12. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]
10. JOVANOVIČ, Primož, ŠELIH, Vid Simon, ŠALA, Martin, HOČEVAR, Samo B., RUIZ-ZEPEDA, Francisco, HODNIK, Nejc, BELE, Marjan, GABERŠČEK, Miran. Potentiodynamic dissolution study of PtRu/C electrocatalyst in the presence of methanol. Electrochimica Acta, ISSN 0013-4686. [Print ed.], Sep. 2016, vol. 211, str. 851-859. http://ac.els-cdn.com/S0013468616314268/1-s2.0-S0013468616314268-main. pdf?_tid=d347fd36-4e70-11e6-922e-00000aab0f27&acdnat=1469015897_818cc654a0be2f2a41d9b06b400dbdf7, doi: 10.1016/j.electacta.2016.06.109. [COBISS.SI-ID 5942810], [JCR, SNIP, WoS do 27. 11. 2016: št. citatov (TC): 1, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 1. 12. 2016: št. citatov (TC): 1, čistih citatov (CI): 0]
11. HODNIK, Nejc, BALDIZZONE, Claudio, POLYMEROS, George, GEIGER, Simon, GROTE, Jan-Phillip, CHEREVKO, Serhiy, MINGERS, Andrea, ZERADJANIN, Aleksandar, MAYRHOFER, Karl. Platinum recycling going green via induced surface potential alteration enabling fast and efficient dissolution. Nature communications, ISSN 2041-1723, Oct. 2016, vol. 7, str. 1-6, ilustr. http://www.nature.com/articles/ncomms13164, doi: 10.1038/ncomms13164. [COBISS.SI-ID 6027290], [JCR, SNIP, WoS do 11. 11. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0, Scopus do 30. 11. 2016: št. citatov (TC): 0, čistih citatov (CI): 0]

Načini preverjanja znanja:

Seminarska naloga in ustni izpit (100%)

Obveznosti študentov:

Seminarska naloga in ustni izpit

Zunanje povezave: