CILJ KOLEGIJA
Stjecanje fundamentalnih znanja o elektrokemijskim pojavama, znanja iz primjene elektrokemijskog računa, elektrokemijske instrumentacije, mjernih tehnika i elektrokemijskih kompjutorskih programa. Upoznavanje sa značajem elektrokemije u rješavanju interdisciplinarnih znanstvenih i inženjerskih problema, industrijskoj praksi i novim tehnologijama.
IZVEDBENI PROGRAM PO TJEDNIMA
1. TJEDAN - UVOD U ELEKTROKEMIJU: O kolegiju. Razvoj elektrokemije kao znanstvene discipline. Područje istraživanja elektrokemije i primjena elektrokemije. Osnovni elektrokemijski pojmovi. Tipovi vodljivosti obzirom na nosioce naboja. Vodljivost metalnih elektronskih vodiča. Vodljivost poluvodiča . Seminar: uvod u praktikum.
2. TJEDAN - VODIČI I VODLJIVOST I. dio: Galvanski krugovi. Prijenos naboja kroz granicu faza. Elektroneutralnost. Faradayevi zakoni. Prijenos tvari u elektrolitu. Seminar: zadaci Faradayev zakon.
3. TJEDAN - VODIČI I VODLJIVOST II. dio: Protjecanje struje kroz elektrolit. Protjecanje struje kroz metal. Protjecanje struje kroz poluvodič: intrinzični poluvodiči. Ekstrinzični poluvodiči. Kontakti različitih vodiča u elektrokemijskom članku. Kontakt metal-elektrolit. Kontakt poluvodič-elektrolit. Seminar: zadaci vodljivost.
4. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKI POTENCIJALI: Elektrokemijski potencijal i elektrokemijska ravnoteža. Unutrašnji, vanjski i površinski potencijal. Mjerenje relativnog elektrodnog potencijala. Nernstova relacija. Definicija standardnog elektrodnog potencijala i referentne elektrode. Referentna kalomel elektroda. Srebro-srebrov klorid referentna elektroda. Bakar-bakrov sulfat referentna elektroda. Radna funkcija metala. Apsolutni ili vakuumkski elektrodni potencijal. Potencijali na granici otopina/otopina. Seminar: zadaci elektrokemijska ravnoteža.
5.TJEDAN - MODELI DVOSLOJA I ELEKTROKINETIČKI EFEKTI: Modeli dvosloja. Helmholtzov model dvosloja. Gouy- Chapmanov model dvosloja. Poisson-Boltzmannova raspodjela. Sternov model dvosloja. Kapacitet dvosloja. Elektrokapilaritet. Elektrokinetički efekti. Seminar: zadaci elektrokinetičke pojave.
6. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKA TERMODINAMIKA: Elektromotorna sila galvanskog članka. Termodinamički parametri galvanskog članka. Toplinski efekti u galvanskom članku. Seminar: zadaci elektromotorna sila.
7. TJEDAN - Prva provjera znanja
8. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKA KINETIKA: Prijelaz elektrona na granici faza elektroda/elektrolit. Butler-Volmerova jednadžba. Polarizacijski otpor. Tafelova jednadžba. Reverzibilnost i ireverzibilnost. Seminar: zadaci elektrokemijska kinetika.
9. TJEDAN - TRANSPORT TVARI U ELEKTROKEMIJSKIM REAKCIJAMA: Difuzija, migracija i konvekcija. Fickovi zakoni. Stacionarni i nestacionarni sustavi. Seminar: zadaci transport tvari.
10. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKI SUSTAVI. Elektrokemijske metode. Kronoamperometrija, Kronokulometrija, Kronopotenciometrija. Seminar: zadaci elektrokemijski sustavi.
11. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKE METODE: Ciklička voltametrija. Elektrokemijska impedancijska spektroskopija. Seminar: zadaci elektrokemijske metode.
12. TJEDAN - STVARANJE NOVE FAZE: Elektrodepozicija metala. Elektroplatiranje, Elektrodepozicija polimernih slojeva. Nukleacija i rast slojeva. Kinetika nukleacije. Seminar: stvaranje nove faze.
13. TJEDAN - STVARANJE NOVE FAZE: Rast oksidnih i ostalih pasivirajućih slojeva na metalu. Ventilni metali. Pourbaix-ovi dijagrami. Seminar: stvaranje nove faze.
14. TJEDAN - PRAKTIČNI ASPEKTI ELEKTROKEMIJE: Elektrokataliza, elektrokemijski pretvornici energije, elektrokemijski procesi na industrijskom nivou.
15.TJEDAN: Druga provjera znanja
VJEŽBE: (1a) Vodljivost poluvodiča; (4) Elektrificirana granica faza staklo|voda - određivanje elektrokinetičkog zeta potencijala; (5) Elektrodni proces pod aktivacijskom kontrolom; (6) Elektrodni proces pod difuzijskom kontrolom - 6a. Stacionarna linearna difuzijska polarizacija, 6 b. Nestacionarna linearna difuzijska polarizacija.
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA
Opće kompetencije:
1. sposobnost osmišljavanja i provođenja znanstvenog eksperimenata i interpretacije podataka
2. sposobnost uključivanja u timski rad i sposobnost primjene komunikacijskih vještina u znanstvenom kontekstu
3. sposobnost djelotvorne komunikacije u pismenom, usmenom i grafičkom obliku
4. sposobnost primjene tehnika, vještina i modernih kompjutorskih alata
5. sposobnost primjene znanja iz matematike, prirodnih znanosti i inženjerstva na znanstvene probleme i probleme iz prakse
6. sposobnost uočavanja, formuliranja i rješavanja inženjerskih problema
7. raspoznavanje potrebe uključenja u kontinuirano cijeloživotno obrazovanje
8. raspoznavanje profesionalnih problema uključujući etičku odgovornost, sigurnost, kreativno poduzetništvo
9. lojalnost i predanost inženjerskom pozivu
10. raspoznavanje aktualnih problema iz inženjerske prakse uključujući ekonomske, društvene, političke i ekološke probleme te globalni utjecaj.
Specifične kompetencije koje će studenti razvijati na kolegiju su:
1. Poznavanje fundamentalnih koncepata elektrokemije.
2. Poznavanje fundamentalnih koncepata elektriciteta primjenjivih u elektrokemiji.
3. Primjena elektrokemijskog računa.
4. Poznavanje elektrokemijskih mjernih metoda i aparature.
5. Poznavanje značaja i primijene elektrokemije u znanosti o materijalima.
6. Poznavanje značaja i primijene elektrokemije novim tehnologijama.
7. Poznavanje elektrokemijske literature.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČIN NJIHOVA IZVRŠAVANJA
Studenti su obavezni:
1. Prisustvovati ispitima znanja.
2. Redovito pohađati predavanja i vježbe.
3. Redovito izrađivati izvještaje s vježbi (unutar 7 dana do slijedećeg termina vježbi).
UVIJETI ZA DOBIVANJE POTPISA
Redovito izvršavanje obaveza.
Pozitivna ocjena iz ispita znanja.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE
Predavanja, seminari, vježbe u laboratoriju.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA
Ulazni kolokvij iz laboratorijskih vježbi.
Pismeni kolokvij iz laboratorijskih vježbi.
Domaće zadaće - računski zadaci.
2 pismene provjere znanja tijekom semestra kojima se studenti oslobađaju ispita (60% bodova je prag prolaza pojedinačno za svaki teorijski i računski dio pri svakoj provjeri znanja + kumulativno u obje provjere znanja barem 2 računska zadatka moraju biti 100% riješena)
ili pismeni (60% bodova je prag prolaza) i usmeni ispit
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE USPJEŠNOSTI KOLEGIJA
Studentska anketa.
METODIČKI PREDUVJETI
Opća i anorganska kemija, Fizikalna kemija i Elektrotehnika.
ISHODI UČENJA KOLEGIJA
1. Primijeniti fundamentalna znanja iz elektrokemije na rješavanje praktičnih problema.
2. Definirati elektrokemijske pojave i procese.
3. Povezati stečeno znanje i metodologiju sa znanjem fizikalne, analitičke i opće kemije.
4. Pratiti i mjeriti fizikalne veličine u elektrokemiji.
5. Koristiti se elektrokemijskom opremom.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA
1. Prezentirati naučene materijale i podatke.
2. Analizirati elektrokemijske procese.
3. Upravljati procesima.
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA
Elektrokemijska ravnoteža i elektrokemijska termodinamika
Ishodi učenja
- Studenti će steći jasnu sliku o osnovnim elektrokemijskim pojmovima.
- Studenti će poznavati tipove vodiča i vodljivosti, razumjeti prijenos naboja u galvanskim krugovima s posebnim naglaskom na prijenos naboja kroz granicu faza metal/elektrolit i poluvodič/elektrolit.
- Studenti će ovladati pojmovima elektrokemijskog i elektrodnog potencijala, znati primijeniti Nernstovu relaciju, znati provesti postupak mjerenja potencijala i steći će znanje o raznim vrstama referentnih elektroda.
- Studenti će biti u stanju opisati modele dvosloja, razumjeti njihov fizikalno- matematički opis, te njihovo značenje u različitim elektrokemijskim primjenama.
- Studenti će razumjeti značenje elektromotorne sila galvanskog članka, termodinamičkih parametara galvanskog članka te toplinskih efekata u galvanskom članku.
Kriteriji vrednovanja
- Studenti definiraju osnovne elektrokemijske pojmove barataju osnovnim elektrokemijskim nazivljem.
- Studenti definiraju osnovne električne pojmove te barataju osnovnim nazivljem iz područja elektriciteta.
- Studenti grafički prikazuju galvanske strujne krugove i raspodjelu potencijala u njima, definiraju uvjete elektrokemijske ravnoteže i provode s time povezane izračune primjenom Nernstove jednadžbe i tablice standardnih redoks potencijala te znaju opisati i provesti potenciometrijska mjerenja.
- Studenti grafički i matematički opisuju modele dvosloja i elektrokinetičke pojave, izračunavaju ili iz grafičkih prikaza određuju zeta potencijal.
- Studenti pokazuju osnovna znanja o termodinamičkim funkcijama i konceptima primijenjenima na elektrokemijskim sustavima te provode proračune termodinamičkih funkcija iz laboratorijskih mjerenja.
Elektrokemijska kinetika i elektrokemijski procesi
Ishodi učenja
- Studenti će steći uvid u opći mehanizam elektrokemijske reakcije i sve njene elementarne stupnjeve.
- Studenti će razumjeti kinetiku prijelaza naboja i ovladati pojmom reverzibilnosti
- Studenti će moći provesti elektrokemijsku reakciju pod različitim uvjetima transporta tvari.
- Studenti će ovladati elektrokemijskim tehnikama i metodama.
- Studenti će steći uvid u inženjerske aspekte elektrokemije
Kriteriji vrednovanja
- Studenti izvode jednadžbu elektrokemijske kinetike i sve njene granične slučajeve
- Studenti barataju pojmovima reverzibilnosti, ireverzibilnosti i kvazi-reverzibilnosti
- Studenti objašnjavaju Fickove zakone difuzije i razumiju odnos između njih i stacionarnosti/nestacionarnosti elektrokemijskih reakcija
- Studenti provode metode cikličke voltametrije i impedancijske spektroskopije i u stanju su analizirat dobivene rezultate
- Studenti pokazuju osnovna znanja o primjeni elektrokemije u različitim područjima znanosti i tehnologije.
|
- Materijali s predavanja dostupni na stranicama Zavoda za elektrokemiju i sustavu Merlin, Materijali s predavanja dostupni na stranicama Zavoda za elektrokemiju i na sustavu Merlin, Nositelji kolegija, , .
- Electrochemistry 2nd Edition, , Carl H. Hamann, Andrew Hamnett, Wolf Vielstich, Wiley-VCH, 2007.
- Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications 2nd Edition, , Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, Wiley; 2nd edition, 2000.
- Modern Electrochemistry 2Ed Vol 2A Fundamentals Of Electrodics, , John O'm. Bockris, Amulya K.N Reddy, Springer India, 2018.
|
Pristupačnost
