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Claudio FONTANESI
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Electrochemical Energy Conversion
Ingegneria dei materiali (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire i concetti fondamentali, teorici e sperimentali, propri della elettrochimica e relativi alla comprensione del funzionamento ed utilizzo ottimale di batterie.
Prerequisiti
Aspetti fondamentali della chimica inorganica (stechiometria e cinetica) e della fisica (elettricita' e magnetismo).
Programma del corso
1) aspetti fondamentali della elettrochimica:
a) inquadramento della eletrochimica come naturale estensione della termodinamica: equazione di Nernst
b) convenzioni
c) cinetica elettrodica: equazione di Butler-Volmer
d) cenni di corrosione: plot di Tafel
e) cenni sulla struttura della interfase elettrodo soluzione
f) impedenza elettrochimica
f) simulazioni di curve di carica/scarica
CFU 4
2) Batterie e accumulatori: concetti generali
3) Batterie primarie
4) Batterie secondarie
5) Fuel cell
6) Energie alternative: idrogeno, eolico, geotermico
CFU 2
TOTALE 6 CFU
Metodi didattici
Lezioni frontali.
Risoluzione guidata di esercizi numerici basati sui concetti teorici.
Due sessioni di laboratorio per sviluppare le capacita' "pratiche" dello studente e mostrare come concetti teorici astratti, difficili da capire e apparentemente sconnessi dalla realta' siano applicabili nella pratica di laboratorio e trasferibili nel mondo "reale" degli apparati commerciali
Le lezioni di tutto l'anno
accademico saranno disponibili a distanza, sincrone (in streaming) o asincrone (registrate).
Testi di riferimento
Appunti del docente.
Thomas B. Reddy. 2011200219951984. Linden’s Handbook of Batteries, Fourth Edition. Fourth. McGraw-Hill Education: New York, Chicago, San Francisco, Athens, London, Madrid, Mexico City, Milan, New Delhi, Singapore, Sydney, Toronto. https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9780071624213
Verifica dell'apprendimento
Esame orale articolato in cinque fasi:
1) discussione di argomenti fondamentali di elettrochimica
2) discussione di tutti gli aspetti relativi ad una particolare batteria primaria
3) discussione di tutti gli aspetti relativi ad una particolare batteria secondaria
4) presentazione (10 minuti) di un tema proposto e selezionato dallo studente connesso agli argomenti trattati nel corso
5) discussione delle relazioni relative alle sessioni di laboratorio
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame orale di durata compresa tra i 60 e 90 minuti su tutti gli argomenti svolti durante il corso. Nell’attribuzione del punteggio di questo esame verrà valutato il livello delle conoscenze teoriche acquisite (40%), la capacità di elaborazione di relazioni tra grandezze proprie della elettrochimica 15%, la capacità di collegamento tra i vari argomenti trattati (15%), la capacità di deduzione e logica (15%) e la proprieta’ di linguaggio tecnico (15%).
Risultati attesi
La valutazione della preparazione e capacita' dello studente verra' effettuata tenendo conto di quattro principali livelli di conoscenza e comprensione:
1) elementare: conoscenza mnemonica e didascalica dei concetti presentati nel corso
2) piu' che elementare: capacita' di discussione e descrizione delle quantita' presenti nelle relazioni fondamentali e negli argomenti che regolano il funzionamento di una batteria
3) elevata comprensione: capacita' di interconnessione logica dei diversi aspetti che influiscono sul funzionamento finale di una batteria
4) alta comprensione: grande capacita' di connessione, aspetti fisici e chimici, con padronanza di orientamento in tutti i diversi aspetti che influenzano il funzionamento di una batteria e determinano le prestazioni, unite alla conoscenza di criteri utili per la selezione di diverse classi di batterie legate al loro utilizzo finale.