CILJ KOLEGIJA:
Upoznati mogućnosti vodika kao ekološkog goriva budućnosti i kao medija za prijenos i skladištenje energije. Pojam vodikova ekonomija razmatra se kroz procese dobivanje vodika, skladištenje i transport te uporabu vodika s naglaskom na naftno-petrokemijsku industriju i gorivne članke.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. TJEDAN
Struktura energetskog sektora. Poticaji za primjenu vodika kao dodatnog nosioca energije.
2. TJEDAN
Stanje i trendovi u proizvodnji i primjeni zamjenskih goriva: fosilna goriva; sintetička ugljikovodična goriva - GTL - CTL - BTL; obnovljiva goriva - biogoriva; vodik kao nosilac energije i ekološki prihvatljivo gorivo; gospodarstvo temeljeno na vodiku.
3. TJEDAN
Kemijska i fizička svojstva vodika. Spojevi vodika. Dobivanje i primjena vodika. Usporedba masene i volumne gustoće energije između vodika i drugih uobičajenih goriva, metana, propana, motornog benzina, dizelskog goriva).
4. TJEDAN
Toplinski procesi proizvodnje vodika: parno reformiranje (metan, prirodni plin, UNP, benzin, bioetanol); djelomična oksidacija (plinska ulja, teške frakcije ugljikovodika), uplinjavanje (teške frakcije ugljikovodika, ugljen, biomasa); visokotemperaturno cijepanje vode.
5. TJEDAN
Primjena i proizvodnja vodika u rafinerijama nafte, petrokemijskoj industriji i proizvodnji amonijaka.
6. TJEDAN
Novi i razvojni toplinski procesi proizvodnje vodika: autotermalno reformiranje, membransko reformiranje, cikličko reformiranje uz metalni oksid, IGCC-uplinjavanje objedinjeno s ciklusom plinske i parne turbine.
7. TJEDAN
Elektrolitički procesi proizvodnje vodika.
8. TJEDAN
Fotolitički (fotobiološki, fotoelektrokemijski) i biokonverzijski procesi proizvodnje vodika.
9. TJEDAN
Skladištenje vodika: stlačivanjem, ukapljivanjem, u čvrstoj fazi.
10. TJEDAN
Hidridi: površinska adsorpcija; metalni, kompleksni, kemijski. Metalni hidridi. Kinetika apsorpcije i desorpcije metalnih hidrida. Tlak-temperatura-sastav (P-C-T) dijagram. Krivulje histereze i ravnotežni tlak. Stabilnost metalnih hidrida. Reverzibilni i ireverzibilni metalni hidridi.
11. TJEDAN
Vodikovi elektrokemijski motori - gorivni članci: princip rada; kinetika i termodinamika, povijesni razvoj, ustroj, vrste članaka, prednosti i nedostaci, primjena.
12. TJEDAN
Izdvajanje i skladištenje ugljikova dioksida, metode zbrinjavanja i projekti u tijeku. Zakonodavstvo i etička pitanja.
13. TJEDAN
Prednosti i nedostaci primjene vodika kao nosioca energije.
14. TJEDAN
Nužna tehnička poboljšanja i smjerovi istraživanja i razvoja u području gospodarstva temeljenog na vodiku.
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Usvajanje teorijskih i primjenskih znanja o procesima i tehnologijama dobivanja vodika, skladištenju i transportu te uporabi vodika. Sagledavanje i analiza današnje strukture energetskog sektora te prednosti i nedostataka primjene vodika kao dodatnog nosioca energije, u usporedbi s primjenjivanim, manjeg štetnog utjecaja na okoliš.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Studenti su obavezni nazočiti predavanjima.
Studenti su obavezni izraditi sve laboratorijske vježbe.
Studenti su obavezni pristupiti provjerama znanja i kolokvijima (vezanima uz laboratorijske vježbe).
UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Redovita nazočnot predavanjima (više od 70 %). Završene laboratorijske vježbe, izrađeni i predani referati, položen završni kolokvij iz laboratorijskih vježbi.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja (ex cathedra).
Laboratorijske vježbe (praktični rad u grupama uz nadzor asistenta).
Konzultacije prema dogovoru sa studentima.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Kontinuirana provjera znanja putem kolokvija, ili pismeni i usmeni ispit.
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa.
METODIČKI PREDUVJETI:
Fizikalna kemija; Kemijsko inženjerstvo.
ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. Analizirati strukturu energetskog sektora s gledišta održivosti, obnovljivosti, energetske učinkovitosti i zaštite okoliša.
2. Razlikovati prednosti i nedostatke primjene vodika kao nosioca energije.
3. Prikazati reakcijske mehanizme, skicirati tehnološke sheme i opisati procese proizvodnje i skladištenja vodika.
4. Objasniti prednosti i nedostatke, te komercijalna ograničenja pojedinih procesa proizvodnjei skladištenja vodika, te ukazati na razvojne pravce.
5. Opisati i analizirati princip rada vodikovog gorivnog članka.
6. Definirati kinetiku i termodinamiku vodikovog gorivnog članka i skladištenja vodika u hidridima.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. Primjenjivati, objediniti i nadograđivati temeljna znanja iz prirodnih i tehničkih znanosti pri identificiranju i opisivanju složenih inženjerskih problema.
2. Rješavati složene inženjerske probleme primjenom odgovarajuće znanstvene i inženjerske metodologije rada i dostupnih programskih paketa.
3. Analizirati i optimirati procese kemijske i srodnih industrija.
4. Prikupljati, procijenjivati i obrađivati informacije iz različitih izvora.
5. Prepoznati važnost i ulogu inženjera u društvu i nužnost primjene najviših etičkih standarda u stručnom radu.
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA:
Nastavna jedinica
1. Struktura energetskog sektora i poticaji za primjenu vodika kao nosioca energije.
Ishodi učenja:
- analizirati strukturu energetskog sektora s gledišta održivosti, obnovljivosti, energetske učinkovitosti i zaštite okoliša.
- definirati fosilna i zamjenska goriva.
- razlikovati prednosti i nedostatke primjene vodika kao nosioca energije.
Kriteriji vrednovanja:
- definirati idealni energijski trokut: izvor energije-nosilac-gorivo, uz pripadajuće pretvornike.
- nabrojati fosilna i zamjenska goriva i opisati njihova svojstva i dobivanje.
- navesti prednosti i nedostatke primjene vodika kao nosioca energije.
2. Procesi proizvodnje vodika.
Ishodi učenja:
- opisati procese prema vrsti energijske pobude.
- prikazati reakcijske mehanizme procesa.
- skicirati tehnološke sheme.
- objasniti prednosti i nedostatke, te komercijalna ograničenja pojedinih procesa, te ukazati na razvojne pravce.
Kriteriji vrednovanja:
- navesti procese i identificirati ključne procesne parametre.
- napisati kemijske reakcije za zadani proces.
- objediniti u tehnologijsku shemu reakcijske i separacijske stupnjeve, oporabu, povrate i ostale bitne sastavnice zadanog procesa ili na danoj shemi imenovati i označiti.
- ocijeniti procese s tehnologijskog i gospodarskog gledišta.
3. Skladištenje i prijevoz vodika.
Ishodi učenja:
- opisati i usporediti principe skladištenja vodika.
- definirati kinetiku i termodinamiku skladištenja vodika u hidridima.
- objasniti prednosti i nedostatke, te komercijalna ograničenja pojedinih metoda skladištenja vodika, te ukazati na razvojne pravce.
Kriteriji vrednovanja:
- navesti metode skladištenja vodika i identificirati glavne postavke pojedinih postupaka.
- napisati kemijske reakcije nastajanja hidrida, skicirati tlak-temperatura-sastav dijagram i opisati krivulju histereze.
- ocijeniti postupke s tehnologijskog i gospodarskog gledišta.
4. Primjena vodika u gorivnim člancima.
Ishodi učenja:
- opisati i analizirati princip rada gorivnog članka.
- definirati kinetiku elektrodnih reakcija i termodinamiku članka.
- razlikovati vrste gorivnih članaka prema elektrolitu, radnoj temparturi i vrsti upotrebljavanog goriva.
- dati primjere primjene gorivnih čalanaka.
Kriteriji vrednovanja:
- napisati kemijske reakcije redukcije i oksidacije i skicirati shemu gorivnog članka.
- identificirati i izračunati ključne kinetičke i termodinamičke parametre elektrodnih reakcija i članka.
- navesti vrste gorivnih članaka s njihovim glavnim svojstvima.
|
- , Jukić, Ante: Vodikova energija i ekonomija, interna skripta s predavanjima, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, 2010., , , .
- , T.M. Letcher (Ed.), Future Energy: Improved, Sustainable and Clean Options for our Planet, Elsevier, Amsterdam, 2008.
D. Sperling, J.S. Cannon. The Hydrogen Energy Transition: Moving Toward the Post Petroleum Age in Transportation, Elsevier, Academic Press, 2004.
S. Dunn. Hydrogen Futures: Toward a Sustainable Energy System, Int. J. Hydrogen Energy 27 (2002) 235-264.
The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers and R&D Needs, National Research Council (2004).
Progress Report for Hydrogen, Fuel Cells and Infrastructure Technologies Program, U.S. Department of Energy, 2002.
Hydrogen Production Roadmap - Technology Pathways to the Future, Freedom CAR & Fuel Partnership, 2009.
K. J. Gross, K. R. Carrington, S. Barcelo, A. Karkamkar, J. Purewal, Recommended Best Practices for the Characterization of Storage Properties of Hydrogen Storage Materials, NREL, 2009.
Pathways to Commercial Success: Technologies and Products Supported by the Hydrogen, Fuel Cells & Infrastructure Technologies Program, HFCIT Program, U.S. Department of Energy, 2009.
D. Steward, G. Saur, M. Penev, T. Ramsden, Lifecycle Cost Analysis of Hydrogen Versus Other Technologies for Electrical Energy Storage, Technical Report NREL-TP-560-46719, 2009., , , .
|
Pristupačnost
