Tüzelőanyag-cellás rendszerek (GJARBAN-TUZCELRE-1)
Alapadatok
Oktatók
Tantárgy célja
-A Tüzelőanyag-cellás rendszerek tárgy célja, hogy a járműmérnök hallgatók megismerjék a tüzelőanyag-cellák típusait, működésük alapjait, fejlesztési és felhasználási lehetőségeit.
Elsajátítandó ismeretanyag
Előadás
14. Tantárgyleírás (Neptunban közzétéve) A tárgy oktatásának célja: A Tüzelőanyag-cellás rendszerek tárgy célja, hogy a járműmérnök hallgatók megismerjék a tüzelőanyag-cellák típusait, működésük alapjait, fejlesztési és felhasználási lehetőségeit. Az elsajátítandó ismeretanyag: Hidrogéntechnológiai alapok: a hidrogén jelentősége, felhasználási lehetőségei. Elektrokémiai alapok. Elektrokémiai alapfogalmak: elektrolit, elektródok, oxidáció-redukció, elektródpotenciál, galván- és elektrolizáló cellák. Elektrokémiai reakciók értelmezése. A Nernst egyenlet. Tüzelőanyag-cellákban zajló elektrokémiai folyamatok. Anyagáram-számítások. Tüzelőanyag-cellák részei és ezek tervezési szempontjai, funkciói: membrán, GDL, katalizátor, bipoláris lemez. Termodinamikai hajtóerők, a szabadenergia és az elektródpotenciál közötti összefüggések. Tüzelőanyag-cellák hatásfoka. Polarizációs görbe. Cellapotenciál veszteséget okozó tényezők és matematikai leírásuk: aktivációs és ohmos veszteség, diffúziós kontroll. A Butler-Volmer és a Tafel-egyenlet. Tüzelőanyag-cellák jellemzése: j-V mérés, elektrokémiai impedancia spektroszkópia, ciklikus voltammetria, current interrupt, ex-situ karakterizálás. Tüzelőanyag-cellák típusai, működésük alapja, hibatípusaik: PEMFC, DMFC, AFC, AEMFC, PAFC, SOFC, MCFC. Az alacsony és a magas hőmérsékletű tüzelőanyag-cellák közötti alapvető különbségek; CHP, belső reformálás. BOP. Gyakorlati alkalmazások; alapelvek, statisztikák és példák: stacionárius, mobilitásbeli és hordozható alkalmazások. LCA alapok. Tüzelőanyag-cella központú életciklus elemzés, a tüzelőanyag-cella típusok közötti különbség. A meghibásodás fő típusai. FMEA. Biztonságtechnikai tervezése. Fő veszélyforrások: elektromos veszély, tűz, robbanás, ütközés. Baleseti statisztikák.
Laboratórium
14. Tantárgyleírás (Neptunban közzétéve) A tárgy oktatásának célja: A Tüzelőanyag-cellás rendszerek tárgy célja, hogy a járműmérnök hallgatók megismerjék a tüzelőanyag-cellák típusait, működésük alapjait, fejlesztési és felhasználási lehetőségeit. Az elsajátítandó ismeretanyag: Hidrogéntechnológiai alapok: a hidrogén jelentősége, felhasználási lehetőségei. Elektrokémiai alapok. Elektrokémiai alapfogalmak: elektrolit, elektródok, oxidáció-redukció, elektródpotenciál, galván- és elektrolizáló cellák. Elektrokémiai reakciók értelmezése. A Nernst egyenlet. Tüzelőanyag-cellákban zajló elektrokémiai folyamatok. Anyagáram-számítások. Tüzelőanyag-cellák részei és ezek tervezési szempontjai, funkciói: membrán, GDL, katalizátor, bipoláris lemez. Termodinamikai hajtóerők, a szabadenergia és az elektródpotenciál közötti összefüggések. Tüzelőanyag-cellák hatásfoka. Polarizációs görbe. Cellapotenciál veszteséget okozó tényezők és matematikai leírásuk: aktivációs és ohmos veszteség, diffúziós kontroll. A Butler-Volmer és a Tafel-egyenlet. Tüzelőanyag-cellák jellemzése: j-V mérés, elektrokémiai impedancia spektroszkópia, ciklikus voltammetria, current interrupt, ex-situ karakterizálás. Tüzelőanyag-cellák típusai, működésük alapja, hibatípusaik: PEMFC, DMFC, AFC, AEMFC, PAFC, SOFC, MCFC. Az alacsony és a magas hőmérsékletű tüzelőanyag-cellák közötti alapvető különbségek; CHP, belső reformálás. BOP. Gyakorlati alkalmazások; alapelvek, statisztikák és példák: stacionárius, mobilitásbeli és hordozható alkalmazások. LCA alapok. Tüzelőanyag-cella központú életciklus elemzés, a tüzelőanyag-cella típusok közötti különbség. A meghibásodás fő típusai. FMEA. Biztonságtechnikai tervezése. Fő veszélyforrások: elektromos veszély, tűz, robbanás, ütközés. Baleseti statisztikák.
Szakmai kompetenciák
Tudás
Ismeri a járművek és mobil gépek szakterület műveléséhez szükséges általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
Képesség
Ismeri a járművek és mobil gépek szakterület műveléséhez szükséges általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
Attitűd
váratlan döntési helyzetekben is önálló, szakmailag megalapozott döntések meghozatalának képessége.
Autonómia és felelősség
Munkahelyi vezető útmutatása alapján rábízott személyi állomány munkavégzésének irányítási képessége, gépek, berendezések üzemeltetési képessége.
Számonkérés és értékelés
Félévközi követelmények
Laborgyakorlat: a gyakorlat 75%-ának teljesítése. Előadásanyagból félévközi ZH teljesítése.
Vizsgakövetelmények
Laborgyakorlat: félév végi ZH. Előadás: laborgyakorlat teljesítése, részvétel a laborlátogatásaon, szóbeli vizsga tételsor alapján.
Generatív MI használata
1. álláspont: A GMI eszközök használata nem engedélyezett a feladatok megoldása során. Ez azt jelenti, hogy a GMI eszközök nem használhatók a formatív vagy szummatív értékelési elemek elkészítése, megoldása során és a generatív MI használata tanulmányi kötelességszegésnek minősül. Az MI eszközök nyelvi és helyesírás-ellenőrzésre történő használata nem tartozik az 1. álláspont szerinti teljes tilalom alá.
Irodalom
Kötelező irodalom
[1] Mayer Zoltán, Kriston Ákos: Hidrogén és metanol gazdaság. Digitális Tankönyvtár, 2010.
Ajánlott irodalom
[2] Ryan O’Hayre, Suk-Won Cha, Whitney G. Colella and Fritz B. Prinz: Fuel Cell Fundamentals, 3rd Edition, John Wiley & Sons, 2016. [3] Négyjegyű függvénytáblázatok. EKE-OFI, 2002. [4] Manfred Klell, Helmut Eichlseder, Alexander Trattner: Hydrogen in automotive engineering, Springer, 2017. [5] James Larminie, Andrew Dicks: Fuel cell systems explained, 2nd Edition, John Wiley&Sons, 2003.