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《氢能与燃料电池》课程教学大纲

一、课程基本信息

表1课程基本信息

英文名称

HydrogenandFuelCell

课程代码

241213304

适用专业

应用化学

课程类型

专业方向课程

学时/学分

32/2

考核方式

考试

先修课程

高等数学，无机及分析化学，有机化学，有机化学实验，物理化学，物理化学实验

后续课程

化学工艺学，应用化学综合实验

使用教材

氢能与燃料电池，吴朝玲，王刚，王倩编著，化学工业出版社，2022

二、课程简介（性质、任务）

氢能与燃料电池是应用化学专业选修课程。本课程将介绍未来能源的终极选择—氢能及其典型应用领域—燃料电池。课程详细介绍了技术成熟度高的二类制氢技术及几种新兴的制氢技术，六大储氢技术的原理及必威体育精装版进展，以及五类燃料电池的原理、主要材料及典型应用领域。课程还涉及氢经济和氢循环利用的概念、氢历史、氢的安全性及其物理化学性质。为了阐明氢能作为可再生能源选择之一的必要性，本课程将剖析化石能源的优劣势。课程将把学生带入一个崭新的能源世界，帮助学生在新能源应用领域搭建创新性思维。旨在通过讲授法、讨论法、案例法、翻转课堂法、启发式教学法等方式，使学生能够采用科学原理提出化学化工应用中的复杂工程问题的解决方案；对实验结果进行分析和解释，得到合理有效的结论。培养学生的思辨能力与创新能力，深刻理解可持续发展的理念和内涵。

三、课程目标

通过本课程的学习，使学生具备以下能力：

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。使学生能够采用科学原理提出化学化工应用中的复杂工程问题的解决方案，培养学生自主学习能力与科学创新能力。(支撑毕业要求4.2)

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，对实验结果进行分析和解释，得到合理有效的结论，培养学生的思辨能力与创新能力。(支撑毕业要求4.3)

课程目标3.知晓和理解环境保护与可持续发展的理念和内涵，培养保护环境，助力经济可持续发展的意识。(支撑毕业要求6.2)

四、课程目标与毕业要求指标点的对应关系

表2课程目标与毕业要求指标点的对应关系

课程目标

毕业要求

毕业要求指标点

支撑强度

课程目标1

4研究

4.2能够采用科学原理，通过文献研究或相关方法，提出化学化工应用中的复杂工程问题的解决方案。

M

课程目标2

4研究

4.3能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。

M

课程目标3

6工程与可持续发展

6.2能分析和评价化学化工复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律、经济的影响，以及这些制约因素对项目实施的影响，并理解应承担的责任。

M

五、课程目标与教学内容、学时分配

表3课程内容对课程目标的支撑关系

课程内容（章）

课程内容

（节）

支撑课程目标

教学方法

学时分配

考核方式

第一章

概述

1.1新能源的范畴

1.2氢燃料电池车锂离子电动车动力系统的区别

1.3人类发展史上能源载体的变迁过程

1.4能源需求vs能源供给

1.5化石能源带来的问题

1.6可逆和不可逆储能系统；

1.7氢的循环利用

课程思政设计：随着全球气温变暖加速，发展低碳能源成为时代重任，中国在探索应用低碳能源方面走在全球前列，氢能源作为清洁低碳能源，受到国家的关注和支持。自2020年以来，国家机构加速推出氢能源相关政策，并且政策指出要加速发展氢能源产业。

课程目标1

课堂讲授法讨论法

4

考试

第二章

氢发展史

2.1氢发展史上的大事年表

2.2Hindenburg和Challenger空难

课程目标1

课程目标3

课堂讲授法

讨论法

4

考试

第三章

从化石燃料到氢燃料

3.1化石燃料

3.2碳循环及生物质能

课程目标2

课程目标3

课堂讲授法

讨论法

4

考试

第四章

氢的性质

4.1氢的同位素

4.2氢的性质

课程思政设计：氢能源是清洁、高效的能源载体，近年来在全球范围内受到广泛关注。随着氢燃料电池技术的成熟和成本的下降，氢能在交通运输、电力存储和工业应用领域的潜力逐渐显现。各国政府纷纷出台政策，推动氢能源基础设施建设和氢能产业链的完善。然而，氢气的大规模制备、储存和运输技术瓶颈，以及高成本是行业发展的主要障碍。

4.3氢的四种化学态

课程目标1

课程目标3

课堂讲授法

讨论法

4

考试

第五章

制氢技术

5.1煤和碳氢化合物制氢技术

5.2电解水制氢技术

课程目标2

课程目标3

课堂讲授法

讨论法

4

考试

第六章

储能技术

6.1分子态储氢技术

6.2吸附储氢技术

课程目标1

课程目标3

课堂讲授法

讨论法

4

考试

第七章

燃料电池

7.1燃料