《燃料电池/金属空气电池-应用与实践》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 课程代码 MDNE1020 课程性颜 专业选修课 授课对象 新能源材料与器件 学分 25 学时 主讲教师 金超 修订日期 202305.16 指定教材曹震学、王贵领等，《（燃料电地系统），北京航空航天大学出板社，2009年 二、课程目标 (一)总体目标： 本说程是面向全校理、工类新能源材料与器件专业本科生开设的一门专业修课，其任务使学生掌燃料电池的基本电化学知识，学握燃科电池的基本 分类、燕本工作理、幕本材料体系、本电池构建等，了解燃料电池的幕本应用，提高学生的科学素质，为后课程的学习定基。 (二)课程目标： 通过理论学习草握燃料电池的基本电化学知识，掌握燃料电池的基本分类、基本工作原理、基本材料体系、基本电港构建等：通过实验教学过程，培养 学生的实际动于操作能力，并结合课堂所学的理论知识，具有将理论知识应用于实线的能力。 课程日标1： 了解氢能经济，章报氢气制备、储存和运输、应用 李报储氢材料的分类、工作原理、制备方法 课程目标2： 李抛料电池分类、工作原理、基本组成及材料体系 学拉影响燃料电池性能的因素及应对指施 课程目标3： 通过实验教学草握燃料电池的组装、测试及评价方法 (三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业婴求的对应关系表 课程目标 程子目标 对应课程内容 对应毕业要求 11 氢气制备、存储与运输、应用 毕业罗求2,3 课程目标 12 储氢材料 毕业要求粒，3 21 各类燃料电池基础知识学习 毕业要求2,3 课程目标2 各类燃料电池系统及性能影响因素学习 毕业要求2,3
《燃料电池/金属空气电池-应用与实践》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Fuel cell and Metal air battery 课程代码 MDNE1020 课程性质 专业选修课 授课对象 新能源材料与器件 学 分 2.5 学 时 54 主讲教师 金超 修订日期 2023.05.16 指定教材 曹殿学、王贵领等，《燃料电池系统》，北京航空航天大学出版社，2009年 二、课程目标 （一）总体目标： 本课程是面向全校理、工类新能源材料与器件专业本科生开设的一门专业选修课，其任务使学生掌握燃料电池的基本电化学知识，掌握燃料电池的基本 分类、基本工作原理、基本材料体系、基本电池构建等，了解燃料电池的基本应用，提高学生的科学素质，为后续课程的学习奠定基础。 （二）课程目标： 通过理论学习掌握燃料电池的基本电化学知识，掌握燃料电池的基本分类、基本工作原理、基本材料体系、基本电池构建等；通过实验教学过程，培养 学生的实际动手操作能力，并结合课堂所学的理论知识，具有将理论知识应用于实践的能力。 课程目标1： 了解氢能经济，掌握氢气制备、储存和运输、应用 掌握储氢材料的分类、工作原理、制备方法 课程目标2： 掌握燃料电池分类、工作原理、基本组成及材料体系 掌握影响燃料电池性能的因素及应对措施 课程目标3： 通过实验教学掌握燃料电池的组装、测试及评价方法 （三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 课程子目标 对应课程内容 对应毕业要求 课程目标1 1.1 氢气制备、存储与运输、应用 毕业要求2，3 1.2 储氢材料 毕业要求2，3 课程目标2 2.1 各类燃料电池基础知识学习 毕业要求2，3 2.2 各类燃料电池系统及性能影响因素学习 毕业要求2，3
实验：燃料电池的组装 华业要求2,3 课程目标3 32 实验：电池电化季性能测试 毕业求2,3 三、教学内容 第一章氢能经济 1教学日标 (1)罩握各种氢气制备方法 (2)握氢气存储与运输 (3)了解氢气的应用 2教学限难点 氢气的制各原理 3教学内容 讲授氢气制备方法、原理、存储与运输、应用等燕础知识 4教学方法 5教学评价 误堂作业 第二章储氢材料 1.教学目标 (1)掌握各种储氢材料制备方法 (2)学握各种储氢材料工作原理 (3)了解储氢材料的应用 2教学重难点 氢气的制备及工作原理 3教学内容 讲授储氢材料制备方法、原理、应用等基础知识 4.教学方法 Pp讲技 5.教学评价 课堂作业 第三章燃料电池导论 1.教学目标 (1)掌捏燃料电池的热力学常识 (2)掌指槛料电池的动力学常 (3)了解槛料电池概述 2.教学重难点 燃料电池的热力学及电极过程动力学 3教学内容 讲授科电池的热力学、动力学常
课程目标3 3.1 实验：燃料电池的组装 毕业要求2，3 3.2 实验：电池电化学性能测试 毕业要求2，3 三、教学内容 第一章 氢能经济 1.教学目标 （1）掌握各种氢气制备方法 （2）掌握氢气存储与运输 （3）了解氢气的应用 2.教学重难点 氢气的制备原理 3.教学内容 讲授氢气制备方法、原理、存储与运输、应用等基础知识 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第二章 储氢材料 1.教学目标 （1）掌握各种储氢材料制备方法 （2）掌握各种储氢材料工作原理 （3）了解储氢材料的应用 2.教学重难点 氢气的制备及工作原理 3.教学内容 讲授储氢材料制备方法、原理、应用等基础知识 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第三章 燃料电池导论 1.教学目标 （1）掌握燃料电池的热力学常识 （2）掌握燃料电池的动力学常识 （3）了解燃料电池概述 2.教学重难点 燃料电池的热力学及电极过程动力学 3.教学内容 讲授燃料电池的热力学、动力学常识
4教学力法 pe讲授 5教学评价 课堂作业 第四章碱性燃料电池 1.教学目标 (1)学握碱性燃料电池的定文、工作原耳 (2)掌指碱性燃料电池的组成、材料体系 (3)学挥碱性燃料电池的性能影响因素及对策 (4)了解碱性燃料电池的发展及应用 之教学重难点 碱性抛料电池的性能影响因素及对策 3教学内容 讲授碱性越料电池的定义、工作原理、组成。材料体系、性能影响因素等 4教学方法 Ppt讲技 5.教学评价 课堂作业 第五章确酸燃料电池 1教学目标 ()掌程酸燃料电池的定义、工作原理 (2)掌捏磷酸燃料电池的组成、材料体系 (3)掌捏磷酸燃料电池的性能影响因煮及对策 (4)了解磷酸燃料电池的发展及应用 2教学重难点 磷酸料电池的性能影响因素及对策 3教学内容 讲授磷酸越料电沁的定义、工作原理、组成。材料体系、性能影响因素等 4教学方法 p讲技 5.教学评价 课室作业 第六章质子交换膜燃料电池 1教学目标 ()草质子交换燃料电池的定义、工作原理 (2)苹报质子交换膜燃料电池的组、材料体系 (3)紫据质子交换膜燃料电泡的性能影响因素及对策 (4)了解质子交换膜燃料电泡的发展及安用 2教学重点
4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第四章 碱性燃料电池 1.教学目标 （1）掌握碱性燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握碱性燃料电池的组成、材料体系 （3）掌握碱性燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解碱性燃料电池的发展及应用 2.教学重难点 碱性燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授碱性燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第五章 磷酸燃料电池 1.教学目标 （1）掌握磷酸燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握磷酸燃料电池的组成、材料体系 （3）掌握磷酸燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解磷酸燃料电池的发展及应用 2.教学重难点 磷酸燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授磷酸燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第六章 质子交换膜燃料电池 1.教学目标 （1）掌握质子交换膜燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握质子交换膜燃料电池的组成、材料体系 （3）掌握质子交换膜燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解质子交换膜燃料电池的发展及应用 2.教学重难点
质子交换膜燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授质子换膜燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4教学方法 p讲投 5.教学评价 课堂作业 第七章直接醇类燃料电池 1教学目标 ()掌提直接醇类燃科电池的定义、工作原理 (2)捏直接醇美料电池的组成、材料体系 (3)掌捏直接醇料电池的性能影响因素及对策 (4)了解直接醇类燃料电池的发展及应用 之教学重难点 直接醇类燃料电池的性能影响因素及对策 3教学内容 讲授直接醇类燃科电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4教学方法 Ppt讲授 5救学评价 课堂作业 第八章熔融碳酸盐燃料电池 1教学目标 (1)掌握培胜碳酸盐燃料电泡的定义、工作原理 (2)掌酸盐燃料电的组成、材料体系 (3)碳酸盐燃料电池的性能影响素及对策 (4)了解培胜质酸盐燃料电泡的发展及应用 2教学重布点 熔融碳酸盐燃料电池的性能影响因素及对策 3教学内容 讲授碳酸盐燃料电油的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4教学方法 Ppt讲授 5教学评价 课堂作业 第九章固体氧化物燃料电池 1.教学目标 (1)学报圆体氧化物燃料电池的定义、工作原理 (2)学探体氧化物燃料电池的组成、材料体系
质子交换膜燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授质子交换膜燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第七章 直接醇类燃料电池 1.教学目标 （1）掌握直接醇类燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握直接醇类燃料电池的组成、材料体系 （3）掌握直接醇类燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解直接醇类燃料电池的发展及应用 2.教学重难点 直接醇类燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授直接醇类燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第八章 熔融碳酸盐燃料电池 1.教学目标 （1）掌握熔融碳酸盐燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握熔融碳酸盐燃料电池的组成、材料体系 （3）掌握熔融碳酸盐燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解熔融碳酸盐燃料电池的发展及应用 2.教学重难点 熔融碳酸盐燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授熔融碳酸盐燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第九章 固体氧化物燃料电池 1.教学目标 （1）掌握固体氧化物燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握固体氧化物燃料电池的组成、材料体系
(3)举握固体氧化物燃料电池的性能影响因素及对策 (4)了解圆体氧化物燃料电池的发展及应用 2教学重难点 因体氧化物燃料电池的性能影响钢素及对策 3教学内容 讲授固体氧化物燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppi讲投 5.教学评价 课堂作业 第十章直接燃料电池 1教学目标 (1)掌指直接碳燃料电池的定义、工作原理 (2)学握直接碳燃料电池的组成。材料体系 (3)直接料电池的性能彬响因素及对策 (4)了解直接碳料电池的发展及应用 2教学重难点 直接碳燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲投直接碳燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4教学方法 Pmt讲授 5.教学评价 课堂作业 第十一章生物燃料电池 1.教学目标 (1)紫探生物燃料电池的定文、工作原理 《2)掌探生物燃料电油的组成、材料体系 (3)掌捏生物燃料电池的性能影响因素及对策 (4)了解生物燃料电池的发展及应用 2.教学曲难点 生物燃料电池的性能影响因素及对策 3教学内容 讲授生物料电的定义、工作原理、组成。材料体系、性能影响国素等 4教学方法 Pm讲技 5教学评价 课空作业 第十二章金属空气电池
（3）掌握固体氧化物燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解固体氧化物燃料电池的发展及应用 2.教学重难点 固体氧化物燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授固体氧化物燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第十章 直接碳燃料电池 1.教学目标 （1）掌握直接碳燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握直接碳燃料电池的组成、材料体系 （3）掌握直接碳燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解直接碳燃料电池的发展及应用 2.教学重难点 直接碳燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授直接碳燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第十一章 生物燃料电池 1.教学目标 （1）掌握生物燃料电池的定义、工作原理 （2）掌握生物燃料电池的组成、材料体系 （3）掌握生物燃料电池的性能影响因素及对策 （4）了解生物燃料电池的发展及应用 2.教学重难点 生物燃料电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授生物燃料电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 第十二章 金属-空气电池
1教学目标 《1)掌报金属空气电池的定文、工作原理 《2)举握金属空气电池的组成。材料体系 《3)学握金属空气电池的性能影单因素及对策 (4)了解金属空气电池的发展及应用 2教学限难点 金属空气电池的性能影响因素及对 3.教学内容 讲授金属空气电池的定文、工作原理、组成、材样体系、性能影响因素等 4教学方法 Pp讲技 5教学评价 课堂作业 四、学时分配 表2：各章节的具体内容和学时分配表 章节 章节内容 学时分配 第一章 氢能经济 第二章 储氢材料 第三章 燃料电池导论 第四章 碱性燃料电池 3 第五幸 醉酸燃料电池 3 第六章 质子交换腿燃料电沾 第七章 直接醇类燃料电池 第八章 培隐质酸盐抛料电沁 3 第九章 固体氧化物燃料电池 第十存 直接碳燃料电池 第十一京 生物燃料电池 第十二章 金属空气电池 实验课测 电导率测试
1.教学目标 （1）掌握金属-空气电池的定义、工作原理 （2）掌握金属-空气电池的组成、材料体系 （3）掌握金属-空气电池的性能影响因素及对策 （4）了解金属-空气电池的发展及应用 2.教学重难点 金属-空气电池的性能影响因素及对策 3.教学内容 讲授金属-空气电池的定义、工作原理、组成、材料体系、性能影响因素等 4.教学方法 Ppt讲授 5.教学评价 课堂作业 四、学时分配 表2：各章节的具体内容和学时分配表 章节 章节内容 学时分配 第一章 氢能经济 3 第二章 储氢材料 3 第三章 燃料电池导论 3 第四章 碱性燃料电池 3 第五章 磷酸燃料电池 3 第六章 质子交换膜燃料电池 6 第七章 直接醇类燃料电池 3 第八章 熔融碳酸盐燃料电池 3 第九章 固体氧化物燃料电池 6 第十章 直接碳燃料电池 3 第十一章 生物燃料电池 3 第十二章 金属-空气电池 3 实验课1 电导率测试 3
实验课2 氧篮化性能评价 3 实验3 SOFC组装与测试 6 五、教学进度 表3：教学进度表 周次 日期 章节名称 内容提要 地 作业及要 备注 求 2023.0904 氢能经济 氢气制备、存储与运 2023.09.1 储氢材料 制备、原理、应用 3 2023.09.18 燃料电池导论 热力学、电极过程动力学 2023.09.25 碱性燃料电池 基知识及性能形响因素 3 2023.10.09 磷酸燃料电池 基知识及性能彬响因素 3 6-7 2023.10.16 23 质子交换腹燃料电池 基知识及性能影响因素 6 8 2023.10.30 直接形类燃料电池 基赠知识及性能彬响因煮 3 2023.1.06 碳酸盐燃料电池 基赋知识及性能影响因素 2023.1,13 10-11 20 固体氧化物燃料电池 基磁知识及性能影响因煮 2023.127 直接碳燃料电池 基础知识及性能影响因素 2023.1204 生物燃料电池 基础知识及性能形响因素 3 14 2023.1211 金属空气电池 基知识及性能形响因者 3 2023.12.18 实验1 电导率测试 2023.12.25 实验2 氧低化性能评侣 17 2m4018 实验3 SOFC组装及测试 6
实验课2 氧催化性能评价 3 实验3 SOFC组装与测试 6 五、教学进度 表3：教学进度表 周次 日期 章节名称 内容提要 课时 作业及要 求 备注 1 2023.09.04 氢能经济 氢气制备、存储与运输 3 2 2023.09.11 储氢材料 制备、原理、应用 3 3 2023.09.18 燃料电池导论 热力学、电极过程动力学 3 4 2023.09.25 碱性燃料电池 基础知识及性能影响因素 3 5 2023.10.09 磷酸燃料电池 基础知识及性能影响因素 3 6-7 2023.10.16 23 质子交换膜燃料电池 基础知识及性能影响因素 6 8 2023.10.30 直接醇类燃料电池 基础知识及性能影响因素 3 9 2023.11.06 熔融碳酸盐燃料电池 基础知识及性能影响因素 3 10-11 2023.11.13 20 固体氧化物燃料电池 基础知识及性能影响因素 6 12 2023.11.27 直接碳燃料电池 基础知识及性能影响因素 3 13 2023.12.04 生物燃料电池 基础知识及性能影响因素 3 14 2023.12.11 金属-空气电池 基础知识及性能影响因素 3 15 2023.12.18 实验1 电导率测试 3 16 2023.12.25 实验2 氧催化性能评估 3 17 2024.01.8 实验3 SOFC组装及测试 6
六、教材及参考书目 《电子学术资源、条颜学术资源等，按规范方式列举) 指定教材：青段学、王贵领等，《燃料电池系统》，北宗航空航天大学出饭社，2009年 参考书目： L.农家廉。《燃料电池-原弹技术应用》。化学工业出饭社。2003年 2.毛宗温。《猫料电池》，化学工业出版社，2005年 3玉.章俊良。蒋峰景。《燃料电池原理关健材料和技术》，上海交通大学出饭社，2014年 4.陈维荣。李奇，《质子交换模燃料电池系绕发电技术及其应用》，科学出版壮，2016年 5王绍染。叶晓蜂，《体氧化物料电池技术)，武汉大学出版社。2015年 6.卢密民。范亮，《金属燃料电治》，科学出版社有限责任公司，2016年 七、教学方法 【.线上线下结合教李，无分利用立体化教学资源，提高实验教学效率和效架。在教学中充分利用电子教案、动画于一休的多媒体网路深件和实验案例进行教 竿，有效地或善了教学效果。 2,注乘引导学生进行研究式学习，注重发挥学生在实验教学活动中的主体作用，采用多种教学形式培养学生解决月圈的能力和综合素质，比如通过撰写小论 文，实验学习报告交流等方式进行深入研究，引导学生进行研究式学习 八、考核方式及评定方法 (一)课程考核与课程目标的对应关系 表4：课程考与课程目标的对应关系表 误程目标 考核受点 考核方式 深程目标1 考察学生的对上说所讲内容的学报程度及应用等 随堂提何+课室作业 课程目标2 考察学生的对上误所讲内容的程程度及应用 随堂提同+深空作业 误程目标3 燃斜电池组装及测试 实验报告 (仁)评定方法 1.评定方法 平时成绩：206，实验成绩：20%，期末考试60% 2.课程目标的考核占比与达成度分析 表5：课程目标的考核占比与达成度分析表 考核占比 平时 实验 总评达成度 课程目标 课程目标 20 课程目标2 5 40 达成度=平时（目标1+目标2+目标3）+实验（目标 3)+期末（目标1+目标2） 课程目标3 10 20 (三)评分标准
六、教材及参考书目 （电子学术资源、纸质学术资源等，按规范方式列举） 指定教材：曹殿学、王贵领等，《燃料电池系统》，北京航空航天大学出版社，2009年 参考书目： 1. 衣宝廉，《燃料电池-原理技术应用》，化学工业出版社，2003年 2. 毛宗强，《燃料电池》，化学工业出版社，2005年 3. 章俊良，蒋峰景，《燃料电池-原理·关键材料和技术》，上海交通大学出版社，2014年 4. 陈维荣，李奇，《质子交换膜燃料电池系统发电技术及其应用》，科学出版社，2016年 5. 王绍荣，叶晓峰，《固体氧化物燃料电池技术》，武汉大学出版社，2015年 6. 卢惠民，范亮，《金属燃料电池》，科学出版社有限责任公司，2016年 七、教学方法 1．线上线下结合教学，充分利用立体化教学资源, 提高实验教学效率和效果。在教学中充分利用电子教案、动画于一体的多媒体网络课件和实验案例进行教 学, 有效地改善了教学效果。 2．注重引导学生进行研究式学习，注重发挥学生在实验教学活动中的主体作用, 采用多种教学形式培养学生解决问题的能力和综合素质。比如通过撰写小论 文、实验学习报告交流等方式进行深入研究，引导学生进行研究式学习。 八、考核方式及评定方法 （一）课程考核与课程目标的对应关系 表4：课程考核与课程目标的对应关系表 课程目标 考核要点 考核方式 课程目标1 考察学生的对上课所讲内容的掌握程度及应用等 随堂提问+课堂作业 课程目标2 考察学生的对上课所讲内容的掌握程度及应用等 随堂提问+课堂作业 课程目标3 燃料电池组装及测试 实验报告 （二）评定方法 1．评定方法 平时成绩：20%，实验成绩：20%，期末考试60% 2．课程目标的考核占比与达成度分析 表5：课程目标的考核占比与达成度分析表 考核占比 课程目标 平时 实验 期末 总评达成度 课程目标1 5 20 达成度=平时（目标1+目标2+目标3）+实验（目标 3）+期末（目标1+目标2） 课程目标2 5 40 课程目标3 10 20 （三）评分标准
评分标准 课程 90-100 0-89 70.79 606的 <60 目标 合格 不合格 A 课程 日标1 27-30 2426 2125 1820 <18 课程 目标2 27-30 24.26 21-25 1g-20 <18 课程 36.40 32.35 28-31 2430 <24 目标3
课 程 目 标 评 分 标 准 90-100 80-89 70-79 60-69 ＜60 优 良 中 合 格 不 合 格 A B C D F 课 程 目 标 1 27-30 24-26 21-25 18-20 ＜18 课 程 目 标 2 27-30 24-26 21-25 18-20 ＜18 课 程 目 标 3 36-40 32-35 28-31 24-30 ＜24