Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Nabycie wiedzy, umiejętności dokonywania obliczeń i wiedzy praktycznej z zakresu zakresu procesów elektrochemicznej konwersji energii.

Ogólne informacje o zajęciach: Zajęcia odbywają się na kierunku Inżynieria Chemiczna i Procesowa w semestrach 5 i 6.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	Chmielniak Tadeusz, Chmielniak Tomasz	Energetyka wodorowa	PWN.	2020
2	Czerwiński Andrzej	Akumulatory, baterie, ogniwa	WKŁ.	2005
3	Bagotsky V.S., Skundin A.M, Volfkovich Y.M.	Electrochemical Power Sources	Willey.	2015
4	Ciszewski A.	Podstawy inżynierii elektrochemicznej	Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej.	2004

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	Atkins P., de Paula J	Chemia Fizyczna	PWN.	2016
2	Kisza A.	Elektrochemia I, Jonika	WNT.	2001
3	Kisza A.	Elektrochemia II. Elektrodyka	WNT.	2001

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Zaliczenie z przedmiotu Chemia Fizyczna.

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Znajomość podstaw chemii fizycznej.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność rozwiązywania podstawowych zadań z zakresu chemii fizycznej.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Umiejętność pracy w grupach 3-4 osobowych.

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z PRK
01	Ma wiedzę z zakresu termodynamiki konwersji energii.	wykład, laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03+ K_W06+++ K_W07++ K_U08+++	P6S_UW P6S_WG
02	Ma wiedzę o budowie i zasadach działania ogniw elektrochemicznych (baterii i akumulatorów) i elektrolizerów.	wykład, laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03++ K_W06+++ K_U03+ K_U08++ K_K01+	P6S_KK P6S_UW P6S_WG
03	Ma wiedzę o budowie i zasadach działania ogniw paliwowych.	wykład, laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03++ K_W03++ K_W06+++ K_W08++ K_U08++	P6S_UW P6S_WG
04	Potrafi zaplanować i przeprowadzić w skali laboratoryjnej prosty eksperyment z zakresu konstrukcji modelowego ogniwa elektrochemicznego i badania jego parametrów, potrafi wyciągnąć poprawne wnioski i przygotować sprawozdanie.	laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03++ K_W06+++ K_U03+++ K_U10+ K_K01++	P6S_KK P6S_UW P6S_WG
05	Potrafi zbadać aktywność katalizatorów reakcji ORR i HER metodą RDE.	laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03+ K_W06+++ K_W07+++ K_W08+++ K_U08+++	P6S_UW P6S_WG
06	Potrafi zastosować metodę EIS i technikę potencjodynamiczną do badań korozyjnych.	laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03++ K_W06+++ K_W07+++ K_U08+++ K_K01+	P6S_KK P6S_UW P6S_WG
07	Potrafi przeprowadzić obliczenia z zakresu kinetyki procesów elektrodowych.	ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03++ K_W06+++ K_U03+++ K_U05+ K_U08++	P6S_UW P6S_WG
08	Potrafi przeprowadzić obliczenia z zakresu parametrów ogniw elektrochemicznych i elektrolizerów, opisać procesy w nich zachodzące, w tym także procesy korozji.	ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	test pisemny, obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_W03++ K_W06+++ K_U03+++ K_U08++	P6S_UW P6S_WG

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
5	TK01	Elementy termodynamiki ogniw elektrochemicznych. Rodzaje półogniw. Ogniwa pierwotne i wtórne. Baterie wysokiego napięcia, ogniwa rezerwowe. Ogniwa paliwowe i hybrydowe. Materiały elektrodowe, elektrolity, separatory. Podstawowe parametry charakteryzujące ogniwa elektrochemiczne. Korozja ogniw. Elektrochemiczne metody badania właściwości ogniw. Czynniki wpływające na sprawność ogniw. Recykling. Termodynamika ogniwa paliwowego. Kinetyka ogniwa paliwowego. Budowa ogniw paliwowych i ich klasyfikacja: alkaliczne ogniwo paliwowe (AFC), membranowe ogniwo paliwowe z elektrolitem polimerowym (PEMFC), ogniwo paliwowe z kwasem fosforowym (PAFC), ogniwo paliwowe ze stopionym węglanem (MCFC), ogniwo paliwowe zasilane bezpośrednio metanolem (DMFC), ogniwo paliwowe ze stałym tlenkiem (SOFC), ogniwa paliwowe - rozwiązania alternatywne (elektrolity, elektrody, paliwa). Stos ogniw paliwowych, płyta bipolarna. kanały przepływu gazów. Systemy generacji energii oparte na ogniwach paliwowych i zastosowania ogniw paliwowych.	W15	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK02	Ilościowe i jakościowe obliczenia dotyczące procesów elektrodowych. Parametry techniczno-ekonomiczne ogniw. Kinetyka reakcji elektrodowych - równanie Butlera-Volmera i równanie Tafela.	C15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK07
5	TK03	Badanie katalizatorów reakcji zachodzących w ogniwach paliwowych. Badanie procesów korozji metodą EIS. Badanie kinetyki procesów zachodzących w bateriach i ogniwach paliwowych. Badanie procesów elektrolizy na przykładzie elektrolizy wodorotlenku sodu w elektrolizerze Hofmanna).	L15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06 MEK07
6	TK01	Zastosowanie elektrolizy do konwersji energii. Elektrochemiczne metody wytwarzania wodoru. Technologiczne aspekty procesu elektrodowego. Aparatura do elektrolitycznego otrzymywania wodoru. Aktualne trendy rozwoju produkcji wodoru metodą elektrolizy wody. Ogniwa fotowoltaiczne jako źródło prądu do zasilania elektrod. Problem korozji aparatury w energetyce wodorowej.	W15	MEK01 MEK02
6	TK02	Obliczenia elektrochemiczne związane z elektrolizą roztworów, wydajnością procesu oraz procesami korozji elektrod.	C15	MEK01 MEK02 MEK07 MEK08
6	TK03	Charakterystyka procesu wydzielania wodoru i tlenu, otrzymywanie i zastosowanie powłok aktywnych na elektrodach do elektrolizy wody, analiza sprawności procesu elektrolizy, a także badania trwałości powłok i ich odporności na korozję.	L15	MEK01 MEK02 MEK06 MEK07 MEK08

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 5)	Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 5)	Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 6.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 5)	Przygotowanie do laboratorium: 6.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 8.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 10.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 5)
Zaliczenie (sem. 5)
Wykład (sem. 6)		Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 2.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 15.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 6)	Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 10.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 6)	Przygotowanie do laboratorium: 2.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 15.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 6)		Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 6)	Przygotowanie do egzaminu: 15.00 godz./sem.	Egzamin pisemny: 2.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Pisemne kolokwium obejmujące zakres materiału wykładu. Ocena z kolokwium zależy od ilości zdobytych punktów: 3,0 (50,0 %-60,0%) MP ; 3,5 (60,1%-70,0%) MP; 4,0 (70,1%-80,0%) MP; 4,5 (80,1%-90,0%) MP; 5,0 (90,1%-100%) MP. MP oznacza maksymalną liczbę punktów, możliwą do uzyskania.
Ćwiczenia/Lektorat	Pozytywne zaliczenie 2 pisemnych sprawdzianów, obejmujących zadania oraz zagadnienia teoretyczne realizowane w danym semestrze. Osoby, które nie zaliczyły któregoś ze sprawdzianów przystępują do pisemnego sprawdzianu poprawkowego, obejmującego treści programowe niezaliczonych wcześniej sprawdzianów. Ocena końcowa ćwiczeń, uzyskana przed sesją egzaminacyjną, obliczana jest na podstawie wyników wymienionych sprawdzianów, w tym poprawkowego. Sposób zamiany punktów na ocenę jest następujący: 3,0 (50,0 %-60,0%) MP ; 3,5 (60,1%-70,0%) MP; 4,0 (70,1%-80,0%) MP; 4,5 (80,1%-90,0%) MP; 5,0 (90,1%-100%) MP. MP oznacza maksymalną liczbę punktów, możliwą do uzyskania. Ocena ustalona na podstawie sprawdzianów może zostać zmodyfikowana w oparciu o analizę aktywności i postępów studenta w trakcie ćwiczeń. Ocena ta w ocenie końcowej modułu posiada współczynnik w=1,0 uwzględniający pierwszy termin zaliczenia. Ocena końcowa ćwiczeń, uzyskana w sesji poprawkowej, zależy od ilości punktów zdobytych na kolejnym sprawdzianie poprawkowym: 3,0 (50,0 %-60,0%) MP ; 3,5 (60,1%-70,0%) MP; 4,0 (70,1%-80,0%) MP; 4,5 (80,1%-90,0%) MP; 5,0 (90,1%-100%) MP. MP oznacza maksymalną liczbę punktów, możliwą do uzyskania. Ta ocena z ćwiczeń rachunkowych wnosi do oceny końcowej modułu odpowiedni współczynnik w=0,9. We wszystkich przypadkach ocena końcowa jest zaokrąglona zgodnie z WKJK.
Laboratorium	Warunkiem zaliczenia laboratorium jest uzyskanie pozytywnej oceny ze wszystkich ćwiczeń objętych harmonogramem. Ocena z danego ćwiczenia odpowiada wynikowi ustnego lub pisemnego kolokwium. Warunkiem zaliczenia danego ćwiczenia jest również poprawne wykonanie ćwiczenia i złożenie poprawnie i samodzielnie sporządzonego sprawozdania. Ocena z laboratorium jest średnią arytmetyczną ocen z poszczególnych ćwiczeń objętych harmonogramem. Ocena końcowa z laboratorium jest zaokrąglona zgodnie z WKJK.
Ocena końcowa	Ocena końcowa (K): K= 0,34 w W + 0,33 w L + 0,33 w CW; gdzie: W, L, CW oznacza odpowiednio pozytywną ocenę z i wykładu, laboratorium i ćwiczeń w- współczynnik uwzględniający termin zaliczenia, w=1,0 pierwszy termin, w=0,9 drugi termin, w=0,8 trzeci termin. Ocena końcowa jest zaokrąglona zgodnie z WKJK.
Wykład	Znajomość treści wykładu weryfikowana jest w formie egzaminu pisemnego (E), ocena końcowa oblicza jest zgodnie z formułą: OW = w E, gdzie E - ocena z egzaminu pisemnego, w - współczynnik uwzględniający termin zaliczenia (1,0 - pierwszy termin, 0,9 - drugi termin, 0,8 - trzeci termin).
Ćwiczenia/Lektorat	Ocena z ćwiczeń (OC) obliczana jest na podstawie zaliczenia pisemnego.
Laboratorium	Ocena z laboratorium (OL) obliczana jest na podstawie zaliczonych ćwiczeń i kolokwium.
Ocena końcowa	Ocena końcowa (OK) obliczana jest w następujący sposób: OK = 0,34 OW + 0,33 OC + 0,33 OL

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1	A. Domańska; P. Skitał	Elektrolityczne powłoki metaliczne i stopowe jako katalizatory wydzielania wodoru	2023
2	P. Chmielarz; T. Pacześniak; K. Rydel-Ciszek; A. Sobkowiak	Bio-Inspired Iron Pentadentate Complexes as Dioxygen Activators in the Oxidation of Cyclohexene and Limonene	2023
3	A. Domańska; P. Skitał	Modeling of the Simultaneous Hydrogen Evolution and Cobalt Electrodeposition	2022
4	A. Domańska; P. Skitał	Electrolytic deposition of zinc-nickel alloy coatings with organic addition	2021
5	P. Błoniarz; D. Maksym; J. Muzart; T. Pacześniak; A. Pokutsa; A. Zaborovskyi	Cyclohexane oxidation: relationships of the process efficiency with electrical conductance, electronic and cyclic voltammetry spectra of the reaction mixture	2021
6	P. Chmielarz; A. Miłaczewska; T. Pacześniak; K. Rydel-Ciszek; A. Sobkowiak	‘Oxygen-Consuming Complexes’–Catalytic Effects of Iron–Salen Complexes with Dioxygen	2021
7	W. Frącz; T. Pacześniak; I. Zarzyka	Rigid polyurethane foams modified with borate and oxamide groups-Preparation and properties	2021
8	D. Saletnik; P. Sanecki; P. Skitał	The modeling of simultaneous three metals codeposition investigated by cyclic voltammetry	2020
9	J. Kalembkiewicz; B. Papciak; E. Pieniążek; J. Pusz; P. Skitał; E. Sočo; L. Zapała	Podstawy chemii	2020
10	P. Błoniarz; J. Muzart; T. Pacześniak; A. Pokutsa; S. Tkach; A. Zaborovskyi	Sustainable oxidation of cyclohexane and toluene in the presence of affordable catalysts: Impact of the tandem of promoter/oxidant on process efficiency	2020
11	P. Błoniarz; O. Fliunt; Y. Kubaj; T. Pacześniak; A. Pokutsa; A. Zaborovskyi	Sustainable oxidation of cyclohexane catayzed by a VO(acac)2 - oxalic acid tandem: the electrochemical motive of the process efficiency	2020
12	P. Błoniarz; P. Chmielarz; T. Pacześniak; K. Rydel-Ciszek; A. Sobkowiak; K. Surmacz; I. Zaborniak	Iron-Based Catalytically Active Complexes in Preparation of Functional Materials	2020
13	P. Błoniarz; Y. Kubaj; D. Maksym; J. Muzart; T. Pacześniak; A. Pokutsa; A. Zaborovskyi	Versatile and Affordable Approach for Tracking the Oxidative Stress Caused by the Free Radicals: the Chemical Perception	2020
14	J. Kalembkiewicz; D. Saletnik; P. Sanecki; P. Skitał	Electrodeposition of nickel from alkaline NH4OH/NH4Cl buffer solutions	2019