Materials Science for Carbon Neutrality Applications

课程简介

材料基础：晶体结构；原子结构；电子结构。 电化学超级电容器的材料科学：电化学的基本原理；电双层电容和赝电容；关键电极材料；对称和不对称超级电容器；混合超级电容器。 可充电电池的材料科学：几种典型类型可充电电池的工作原理（包括但不限于锂离子、钠离子、锂硫、锂金属和锂空气电池）；代表性的正极和负极材料。 绿色氢气的生成与利用的材料科学：基本电化学和几种典型类型燃料电池（包括但不限于固体氧化物、直接甲醇和质子交换膜燃料电池）中的代表性材料使用；氢气储存材料；基本热力学和HER的关键电催化剂。 太阳能利用的材料：半导体的基本概念；光电转换（光伏材料）；人工光合作用的关键材料。 二氧化碳捕获、存储与转化的材料科学：通过后燃烧、富氧燃烧和预燃烧大规模捕获二氧化碳；溶剂、固体吸附剂和膜分离二氧化碳；二氧化碳存储；电催化CO2还原和热催化CO2转化的材料和原理。 新兴可持续技术的材料科学：可控核能（裂变和聚变）、热电和压电/摩擦电能量采集技术的典型材料。金属材料的腐蚀与保护。

学习目标

为学生提供应用于碳中和技术的最新技术的基本概念、知识和科学原理。 培养学生基于材料科学的最新科学概念和工作原理，为公司实现零排放目标提供材料解决方案的能力。

先修要求

无

教学模式

讲授：将解释各种电化学超级电容器、可充电电池、燃料电池和非均相催化等能量转换与储存过程的工作原理，特别强调这些领域最新发展中的关键材料问题。还将介绍新兴可持续技术的实例和机器学习在催化剂设计中的基本概念。 演示：学生将完成一系列指定的小型项目并进行个人或小组展示。他们将在项目主题和参考材料的选择上得到指导。鼓励他们利用所学知识识别问题，并为小型项目主题提供材料解决方案，然后再寻求帮助。