Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Nanomalzemelerin Enerji Dönüşümü ve DepolanmasıKIM521537.5300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz, Bahar
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiDoktora
Dersin TürüSeçmeli @ Kimya ABD Anorganik Kimya Doktora Programı
Ders KategorisiUzmanlık/Alan Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimKimya Bölümü
Dersin KoordinatörüBahadır Keskin
Dersi Veren(ler)Bahadır Keskin
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıGünümüzde büyük önem ve talep gören nanomalzemelerin elektrokimyasal enerji dönüşüm ve depolanmasında uygulama teknolojilerinin incelenmesi.
Dersin İçeriğiDünyada son yıllarda geliştirilen nanomalzemelerin elektrokimyasal enerji dönüşümü, enerji depolanması ve bu teknolojilerinin temel ilke ve teorilerini tanıtmak. Bu teknolojilerde kullanılan nano ölçekli malzemelerin sentezi, karakterizasyonu, elektrokimyasal dönüşümü ve depolama uygulamalarını ve üstün özelliklerini tanıtmak. Öğrencilere yeni nanoenerji teknolojileri pil, batarya, akü, yakıt pilleri, hidrojen üretimi ile ilgili ilgili bilgi ve beceri kazandırmak, çok yeni olan bu konunun yaşam boyu öğrenmeyle çok ilişkili olduğunu vurgulamak. İstenen gereksinimleri karşılayacak biçimde bir sistemi veya bir nano-cihazı tasarlama becerisi kazandırmak. Enerji depolanması ve dönüşümü malzeme, makine, fizik ve kimya gibi farklı disiplinleri bir araya getirdiği için disiplinler arası takımlarda çalışabilme becerisini öğrencilere kazandırmak.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Dunwei Wang, Guozhong Cao, (2017). “Nanomaterials for Energy Conversion and Storage” World Scientific Europe. ISBN: 978-1-78634-364-2.
  • Badwal, Sukhvinder P. S.; Giddey, Sarbjit S.; Munnings, Christopher; Bhatt, Anand I.; Hollenkamp, Anthony F. (24 September 2014). "Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies". Frontiers in Chemistry. DOI:10.3389/fchem.2014.00079.
  • Zhang, J.; Zhang, L.; Liu, H.; Sun, A.; Liu, R.-S. (2011). “Electrochemical Technologies for Energy Storage and Conversion.” Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-32869-7.
  • Béguin, Francois; Raymundo-Piñeiro, E.; Frackowiak, Elzbieta (2009). "Carbons for Electrochemical Energy Storage and Conversion Systems.” CRC Press. pp. 329–375. DOI:10.1201/9781420055405-c8. ISBN 978-1-4200-5540-5.
  • Ders notları, Bahadır KESKİN
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Elektrokimyasal Enerji dönüşüm ve depolama alanında yeni ve gelişmekte olan uygulamalar hakkında farkındalık; gerektiğinde bunları inceleme ve öğrenebilme becerisi kazanır.
  2. Bataryalar, yakıt pilleri, Süperkapasitörler, aküler ile ilgili çalışmalarının süreç ve sonuçlarını, o alandaki veya dışındaki ulusal ve uluslar arası ortamlarda sistematik ve açık bir şekilde yazılı ya da sözlü olarak aktarabilir.
  3. Fotoelektrokimyasal hidrojen üretimi, CO2 dönüşümü, gibi Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, aynı veya farklı bir alanda bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirir, derinleştirir ve teknolojik açıdan temel bazı hesaplamalar yapabilir.
  4. Doğal ve uygulamalı bilimlerde bilimsel araştırma yaparak bilgiye genişlemesine ve derinlemesine ulaşabilme, bilgiyi değerlendirme, yorumlama ve uygulama becerisi kazanır.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Global Enerji bugünkü durumu, talep, zorluklar ve perspektifler. Temiz ve Sürdürülebilir Enerji. Yeşil ve sürdürülebilir Enerji Kaynakları.İlgili kitaplar, Ders notları
2Nanomalzemeler; Nanotüpler, nanokristaller, nanopartiküller, nanofiberler. Atom yapısı, bağlar, kristal, moleküler, aerojel, ve amorf yapılar. Nanoparçacıkların sentezinde kullanılan yöntemler. İlgili kitaplar, Ders notları
3Karbon Nano Malzemeler: Fulleren ve karbon nanotüp, karbür temelli karbonları türevleri, hazırlanması, reaksiyonları ve kullanım alanları.İlgili kitaplar, Ders notları
4Tek ve 2D boyutlu yarı iletkenler ve oksit nanoyapılar: Grafen, Grafen oksit türevleri, sentezi, reaksiyonları ve kullanım alanları.İlgili kitaplar, Ders notları
5Çok fonksiyonel nanokompozitler: karbon metal-sülfür ve metal-oksit nanokompozitler, nanogözenekli polimer kompozitler, hazırlanması ve uygulamaları. İlgili kitaplar, Ders notları
6Elektrokimyasal bilim ve teknolojiye genel bakış, Elektrot Kinetiği: Şarj Transferi, Butler-Volmer Denklemi, Kütle Transferi, Difüzyon Kanunları. Elektrokimyasal Cihazlar İçin yapı, tasarım ve üretim yöntemleri.İlgili kitaplar, Ders notları
7Enerji Dönüşüm Teknolojileri: Yeni nesil yakıt pilleri, konvansiyonel, küçük ve taşınabilen, mikrobiyal, PEM, katı oksit yakıt pilleri, Alkali Metal Termo-Elektrokimyasal enerji çeviriciler. İlgili kitaplar, Ders notları
8Ara Sınav 1
9Hidrojen enerjisi, hidrojen üretim teknikleri. Yapay fotosentez.İlgili kitaplar, Ders notları
10Süperkapasitörler (SC): yapısı, özellikleri, temelleri, çeşitleri, uygulamaları, avantaj ve dezavantajları; ultrakapasitörler. SC malzemeleri: ayıraç, elektrolit, elektrot.İlgili kitaplar, Ders notları
11Elektrokimyasal İki Tabakalı Kapasitörler (EDLC), SC de elektrokimyasal süreçler, elektriksel parametrelerin hesaplanması, asimetrik ve hibrit süperkapasitörler, üretimi, uygulamaları ve son gelişmeler. İlgili kitaplar, Ders notları
12Gelişmiş Pb asit Aküler, çeşitleri, akü ekipmanları. Elektrik şebekelerine yenilenebilir nesil entegrasyonu için depolama. Enerji dönüşümü ve depolanması için elektrokimyasal reaktörler.İlgili kitaplar, Ders notları
13Fotoelektrokimyasal Hidrojen üretimi: kısmi oksidasyon, hidrojenasyon, hidrojen giderme reaktörleri. Hidrojen ve biyoyakıt üretimi için mikrobiyal elektrokimyasal sistem. CO2'nin yenilenebilir enerjili yakıtlara dönüştürülmesi. Bakteriyel yardımlı elektrokimyasal dönüşüm. Amonyak üretimi için elektrokimyasal süreçler.İlgili kitaplar, Ders notları
14Güncel literatür örnekleri, SunumKonu ile ilgili literatür araştırması ve sunum hazırlanması
15Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım14
Laboratuar
Uygulama1
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği
Ödev315
Sunum/Jüri115
Projeler1
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar130
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama13
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması148
Derse Özgü Staj
Ödev39
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği
Projeler
Sunum / Seminer120
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)110
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)115
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarKIM5215: Enerji depolanması ve dönüşümü malzeme, makine, elektrik mühendislikleri yanısıra, fizik ve kimya gibi farklı disiplinleri bir araya getirdiği için farklı disiplinler arası çalışmalarda eksiklikleri karşılama potansiyeline sahiptir.