GERİ DÖN
Ders Öğretim Planı
| Dersin Kodu | Dersin Adı | Dersin Türü | Yıl | Yarıyıl | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| 9105036172022 | Yeni Nesil Batarya Teknolojilerinde Fonksiyonel Nanomalzemeler | Seçmeli Ders Grubu | 1 | 1 | 8,00 |
Dersin Seviyesi
Doktora
Dersin Sunulduğu Dil
Dersin Amacı
Bu dersin amacı öğrencileri gelişmiş elektrokimyasal enerji depolama sistemlerinin çeşitleri, bunların fiziksel ve kimyasal özellikleri, çalışma prensipleri, performansları, üretim teknikleri, bileşenleri ve bileşenlerin temelini oluşturan malzemeler, bu malzemeler özelinde sistem içinde gerçekleşen elektriksel ve elektrokimyasal süreçler, yük transfer mekanizmaları ve bu sistemlerin potansiyel kullanım alanları konularında bilgilendirmektir.
Dersi Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri
Dr. öğretim Üyesi Halide DİKER
Öğrenme Çıktıları
| 1 | Bir elektrokimyasal hücrenin temel çalışma prensibini anlayabilme |
| 2 | Yakıt hücresi, batarya ve süperkapasitör gibi farklı türdeki elektrokimyasal aygıtların çalışma prensipleri ve hedef uygulama alanları arasındaki farkı anlayabilme |
| 3 | Elektrokimyasal hücrenin bileşenlerini oluşturan malzemelerin moleküler yapısı ve özellikleri ile elektrokimyasal hücrenin performansı arasında ilişki kurabilme |
| 4 | Elektrot ve elektrolit arayüzeyindeki etkileşimlerin, yük ve kütle transfer mekanizmalarını kavrayabilme |
| 5 | Elektriksel parametreler ile aygıt performansları arasındaki ilişkiyi kavrayabilme |
| 6 | Çalışma voltajı, akım, şarj-deşarj akımı, deşarj süresi, çevrim sayısı, kapasite, enerji yoğunluğu, güç, verimlilik, yaşam ömrü gibi parametrelere bağlı olarak sistem tasarımını ve uygulamalarını yapabilmek |
| 7 | Elektrokimyasal enerji depolama sistemlerinin üretim yöntemlerini ve teknolojilerini kavrayabilme |
Öğretim Sistemi
Birinci Öğretim
Dersin Ön Koşulu Olan Dersler
Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar
Yok
Dersin İçeriği
1. Termodinamik kanunları, kimyasal potansiyel, elektrolit tanımı, elektrolit oluşum mekanizmaları, elektrolitlerde iyonik ve molar iletkenlik, elektrolitlerde iyon difüzyonu, elektrot tanımı, elektrot potansiyeli, potansiyel farkı, elektrot-elektrolit arayüzey etkileşimleri, elektrot kinetiği (yük transferi (Butler–Volmer Eşitliği) ve kütle transferi (difüzyon kanunları)) ve iyonik türler üzerindeki empedans etki mekanizmaları gibi temel elektriksel ve elektrokimyasal süreçler hakkında bilgi verilmesi 2. Elektrokimyasal hücrelerin yapısal özellikleri, elektrokimyasal hücre tasarımı, elektrokimyasal hücrelerde termodinamik süreçler, Nernst eşitliği, yakıt hücreleri, bataryalar ve süperkapasitör gibi elektrokimyasal aygıtların yapım prensipleri, bu aygıtların temel çalışma parametreleri ve bunların belirlenme tekniklerinin anlatılması 3. Elektrolit kaynaklı kaçaklar ve joule ısınması gibi elektrokimyasal aygıtlarda yaşanan problemlerin incelenmesi 4. Batarya teknolojisinin tarihsel gelişimi, birincil tür (alkalin bataryalar, civa bataryaları, gümüş oksit bataryaları, çinko-hava bataryaları, alüminyum-hava bataryaları, lityum bataryaları) ve ikincil tür (Kurşun-Asit bataryalar, NiCd bataryalar, Nikel-metal hidrür bataryalar Lityum-iyon bataryalar) ve yeni nesil bataryaların tanımlanması, çalışma prensiplerinin, gerçekleşen reaksiyon süreçlerinin, teknik özelliklerinin ve bu özelliklere bağlı performanslarının açıklanması 5. Bataryalardaki ve süperkapasitörlerdeki bileşenlerin (elektrot, elektrolit, seperatör) yapısında kullanılan malzemelerin tanımlanması, bu malzemelerin batarya performansına olan etkilerinin açıklanması, sistem bileşenleri özelinde gerçekleşen problemlerin tanımlanması, bileşen temelli potansiyel teknolojik gelişmelerin ve hibrit sistemler gibi yeni nesil batarya teknolojilerinin anlatılması 6. Yeni nesil bataryaların potansiyel uygulama alanlarının anlatılması
Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği
| Hafta | Konular (Teorik) | Öğretim Yöntem ve Teknikleri | Ön Hazırlık |
|---|---|---|---|
| 1 | Dersin tanıtımı: Kapsamı, gerekçesi, Önemi, Kural ve Gerekleri | ||
| 2 | Elektrokimyanın Temelleri: Termodinamik kanunları, elektrolit oluşum mekanizmaları, elektrolitlerdeki elektriksel ve elektrokimyasal süreçler hakkında bilgi verilmesi | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 3 | Elektrokimyanın Temelleri : Elektrot Potansiyeli, elektrot-elektrolit ara yüzey etkileşimleri, kütle transferi ve yük transferi gibi elektrot kinetiği konularında bilgi verilmesi | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 4 | Elektrokimyasal Aygıtların Yapısı, Dizaynı ve Yapımı: Elektrokimyasal hücrelerin yapısal özellikleri, elektrokimyasal hücre tasarımı, elektrokimyasal hücrelerde termodinamik süreçler, elektrokimyasal aygıtların yapım prensipleri konularında bilgi verilmesi | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 5 | Elektrokimyasal hücrelerin temel çalışma parametrelerinin ve bu parametrelerin belirlenme prensiplerinin açıklanması, elektrokimyasal hücrelerde karşılaşılan problemlerin tanımlanması | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 6 | Batarya Teknolojileri: Batarya teknolojisinin tarihsel gelişimi, birincil ve ikincil tür bataryalar, bu bataryaların çalışma prensipleri, teknik özellikleri ve performansları ve ayrıca bu bataryalarda gerçekleşen reaksiyon mekanizmaları konularında bilgi verilmesi | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 7 | Batarya Teknolojileri: Batarya teknolojisindeki temel parametrelerin ve bunların birbiri ile olan ilişkilerinin tanımlanması | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 8 | Ara sınav | Ders konu ve kapsamında öğrenci sunumu | - |
| 9 | Batarya Teknolojilerinde, elektrot malzemesi olarak kullanılan nanomateryallerin tanımlanması, elektrottan kaynaklı var olan problemlerin ve bunların etki mekanizmalarının açıklanması | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 10 | Batarya Teknolojilerinde elektrolit malzemesi olarak kullanılan nanomateryallerin tanımlanması, elektrolitten kaynaklı var olan problemlerin ve bunların etki mekanizmalarının açıklanması | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 11 | Süperkapasitörin tarihsel gelişimi, türleri ve bu türlerin çalışma prensipleri, süperkapasitörlerde meydana gelen fiziksel/elektrokimyasal süreçler, kinetik ve termodinamik yaklaşımlar hakkında bilgi verilmesi | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 12 | Süperkapasitörlerin bileşenlerinin, bu bileşenlerde kullanılan materyallerin ve bunların etkinliklerinin tanımlanması | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 13 | Süperkapasitörlerin performansları, performansların belirlenmesinde kullanılan teknikler, süperkapasitörlerin uygulama alanları ve süperkapasitörlerde aşılması gereken problemler hakkında bilgi verilmesi | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 14 | Öğrenci proje Sunumları | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 15 | Öğrenci proje sunumları | İnternet ve kütüphane taraması | - |
| 16 | Final Sınavı |
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
1. Huggins R.A., “Advanced Batteries - Materials Science Aspects”, Springer, New York, USA (2009) 2. Job R., “Electrochemical Energy Storage - Physics and Chemistry of Batteries”, De Gruyter, Berlin, Germany (2020) 3. Zhang J., Zhang L., Liu H., Sun A., Liu, R-S., “Electrochemical Technologies for Energy Storage and Conversion Vol 2”, Wiley-VCH, Weinheim, Germany (2012) 4. Pang, H., Cao X., Zhu L., Zheng M., “Synthesis of Functional Nanomaterials for Electrochemical Energy Storage”, Springer Nature, Singapore (2020)
Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları
Değerlendirme
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | Adet | Değer |
|---|---|---|
| Bireysel Çalışma | 1 | 100 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | Adet | Değer |
| Proje Tasarımı/Yönetimi | 1 | 50 |
| Proje Sunma | 1 | 50 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | 40 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | 60 | |
Staj Durumu
Yok
İş Yükü Hesaplaması
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi (saat) | Toplam İş Yükü (saat) |
|---|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 3 | 3 |
| Final Sınavı | 1 | 3 | 3 |
| Derse Katılım | 14 | 3 | 42 |
| Proje Hazırlama | 1 | 50 | 50 |
| Proje Sunma | 1 | 5 | 5 |
| Makale Kritik Etme | 12 | 5 | 60 |
| Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma | 1 | 40 | 40 |
| Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma | 1 | 45 | 45 |
| Toplam İş Yükü (saat) | 248 | ||
Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi
| PÇ 1 | PÇ 2 | PÇ 3 | PÇ 4 | PÇ 5 | PÇ 6 | PÇ 7 | |
| ÖÇ 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 3 |
| ÖÇ 2 | 4 | 5 | 5 | 4 | 5 | 1 | 5 |
| ÖÇ 3 | 2 | 4 | 3 | 3 | 4 | 1 | 4 |
| ÖÇ 4 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 3 |
| ÖÇ 5 | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 |
| ÖÇ 6 | 4 | 5 | 4 | 4 | 5 | 3 | 5 |
| ÖÇ 7 | 5 | 5 | 5 | 4 | 5 | 3 | 5 |
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek