TMT4287 Hydrogenteknologi, brenselceller og batteri

Studenten skal etter gjennomført kurs kunne beskrive prinsippene for galvaniske celler og elektrolyseceller, vite definisjonen på virkningsgrad og gjøre rede for hvordan denne forholder seg til tilsvarende virkningsgrader for varmekraftmaskiner og til grunnleggende termodynamiske funksjoner (fri energi, entalpi og entropi). Hun skal kunne peke på sentrale deler av brenselceller og batteri og kunne forklare hvilke funksjoner disse har. Ha kjennskap til hvilke praktiske utforminger komponentene kan ha og hvilke materialer som velges i state-of-the-art celler. Studenten skal kjenne til PEM brenselceller, hvordan de er bygd opp og hvordan de driftes. Studenten skal kunne redegjøre for de mest sentrale prinsippene for hydrogenproduksjon ved elektrolyse (PEM elektrolyse og alkalisk elektrolyse) og lagring. Studenten skal ha kjennskap til de mest vanlige sekundære batteriene, som bly-batteri, Li-ion. Studenten skal kunne gjøre kvantitative (analytiske) beregninger knyttet til begrepene ovenfor, herunder beregning av virkningsgrad i nærvær av ohmske tap og overspenninger for brenselceller og batterier. Studenten skal ha kjennskap til vanlige teknikker for karakterisering av brenselceller og batterier, og vanlige parametre for å beskrive ytelsen av disse. Studenten skal kjenne til hvordan brenselceller og batterier kan beskrives i et energisystem. Studenten skal kunne betjene et enkelt laboratorieoppsett for vannelektrolyse og brenselcelle. Studenten skal kunne redegjøre for prinsippene for energikjedeberegninger (”well-to-wheel”) og utføre enkle kvantitative beregninger knyttet til dette.

Grunnleggende kunnskaper i generell kjemi og kjemisk termodynamikk.

Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen. Godkjente øvinger og lab oppgaver trenges ikke å bli tatt på nytt.

(a) Millet and Grigoriev, chapter 2, "Water Electrolysis Technologies, in "Renewable Hydrogen Technologies", ed. by Luis M. Gandia, Gurutze Arzamendi and Pedro M. Dieguez (2013). (b) AL Dicks and DAJ Rand, "Fuel Cell Systems Explained", third edition (2018) utvalgte kapitler (c)Skriftlige regneøvinger, laboratorieøvinger og annet utdelt materiale er også eksamenspensum.

Forelesninger, øvinger og laboratorieøvinger (etter avtale). 70% av øvingene og laboratorieøvingen kreves godkjent for adgang til eksamen. Hvis undervisningen gis på engelsk kan eksamensoppgavene gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk. Forelesninger, teoriøvinger og laboratoriearbeid med obligatoisk tilstedeværelse og rapportinnleveringer. Forventet tidsbruk: Forelesninger:60 timer; Laboratoriearbeid:10 timer; Øvinger:30 timer. Selvstudium:100 timer.