Disciplina Curricular
Electroquímica e Energia EEne
Mestrado Bolonha em Engenharia Química - MEQ 2021
Contextos
Grupo: MEQ 2021 > 2º Ciclo > Opções Livres
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
Noções básicas de Química (a nível de licenciatura em qualquer área científica).
Objectivos
Apreensão dos conceitos fundamentais das reacções electroquímicas, incluindo os parâmetros termodinâmicos e cinéticos. Conhecimento dos principais tipos de células electroquímicas para produção / armazenagem de energia. Os estudantes terão adquirido a capacidade de: - descrever os parâmteros básicos relevantes para os equipamentos electroquímicos, incluindo baterias e células de combustível. - calcular a eficiência de armazenagem de uma bateria ou de um reactor electroquímico. - calcular os parâmetros fundamentais no controlo a qualidade e a eficiência de uma bateria.
Programa
Introdução. Relevância de tema. Fundamentos de Electroquímica. Reacções de eléctrodo vs. reacções redox. Células galvânicas e células electrolíticas. Termodinâmica. Variação de energia livre e força electromotriz. A série elctroquímica. Cinética de um processo de electrodo; equação de Butler-Vomer e equação de Tafel. Lei de Faraday. Electroquímica dos materiais; corrosão electroquímica. Baterias; baterias primárias e secundárias. Fundamentos e Parâmetros relevantes. Exemplos de baterias comerciais. Ciclos de carga-descarga. Eficiência de armazenagem e auto-descarga. Células de combustível, fundamentos e tecnologias. Células de ácido fosfórico, de carbonato fundido, de óxido sólido e alcalinas. Outras células para armazenagem: células redox de fluxos. Armazenagem de hidrogénio.
Metodologia de avaliação
Uma monografia com tópico de entre uma lista proposta. Trabalho baseado em estudo bibliográfico (grupos de 2 estudantes); apresentação oral da monografia, para toda a turma. Em cada apresentação, 3-4 estudantes de entre o publico são encarregados de discutir e avaliar o trabalho. Estes alunos são também classificados pela discussão (D). A nota final (F) resulta da média ponderada da monografia e respectiva apresentação (M), da discussão dos seminários dos colegas (D), do trabalho de laboratório e respectivo relatório (L) e da nota do exame (E), segundo a expressão: F= 0.25 M + 0.05 D + 0.10 L + 0.010 C+ 0.50 E A nota mínima em cada um dos itens é 10 valores.
Componente de Competências Transversais
Comunicação e organização: os estudantes deverão preparar e fazer uma apresentação da sua monografia (em 15 -18 min), seguida de discussão (10 min). A gestão do tempo, boa comunicação e apresentação atractiva são consideradas, bem como a capacidade de discutir abertamente o tema e o seu próprio trabalho. O nível da apresentação é determinante na nota final (cerca de 1/3 da nota da monografia, M). Autonomia e planeamento: os estudantes deverão ser autónomos na pesquisa bibliográfica no âmbito da monografia, o que é essencial porque todos os trabalhos são diferentes. Contribui com 10% para a avaliação global.
Componente Laboratorial
Cada grupo de 2 (max 3) alunos deverá desenvolver um pequeno projecto laboratorial, de entre os propostos pelo corpo docente. Trabalho a realizar em 3-4 sessões, distribuidas ao longo do semestre ou concentradas no tempo. Datas a acordar com o corpo docente. Os projectos serão focados num dos temas das aulas. Exemplos: - Caracterização de uma bateria recarregável (ião litio, Zn-AgO ou Pb-ácido), usando técnicas electroquímicas clássicas tais como polarização potenciodinâmica, ciclos de carga/descarga; determinação da capacidade e/ou da eficiência de armazenagem e do estado de carga. - Caracterização de uma célula primária (litio metálico ou outra). - Prática experimental de uma técnica electroquímica específica. - Desenvolvimento e caracterização de uma célula electroquímica artesanal. - Aprendizagem de ciência da corrosão usando técnicas electroquímicas avançadas.
Componente de Programação e Computação
- Modelação de uma bateria usando software adequado (Matlab/ Simulink ou equivalente). Trabalho a ser desenvolvido por grupos de 2 estudantes. - Computação básica, para tratamento de dados e apresentação de trabalhos.
Princípios Éticos
Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação todo o aluno deve divulgar qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo o aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.