氢能与燃料电池
氢能与燃料电池
2万+ 人选课
更新日期:2025/05/18
开课平台爱课程(中国大学MOOC)
开课高校四川大学
开课教师吴朝玲王刚王倩
学科专业工学材料类
开课时间2025/02/25 - 2025/07/08
课程周期19 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

   2014年被誉为全球氢燃料电池汽车元年,自此,美国前总统乔治·布什倡导的氢经济被正式撬动。2017年被认为是中国的氢燃料电池汽车元年,引爆了投资人在氢能领域的高度热情。从制氢、输氢、储氢,到加氢站、燃料电池、新能源汽车各环节的产业化布局来看,需要大量的技术和管理人员。在此大背景下,本团队提出制作《氢能与燃料电池》网络慕课课程,以满足众多正在和拟进入氢能产业和研发领域工作的在校本科生、研究生和相关人员了解氢能和燃料电池的急迫需求。

《氢能与燃料电池》是四川大学全英文授课品牌课程《Hydrogen Energy Technologies》的中文提升版,获批第三批四川省一流本科线上课程建设,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2类制氢技术及几种新兴的制氢技术,6大储氢技术的原理及最新进展,以及5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。

课程大纲

第一周 第一章 概述(上)

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

拓展资源:欧阳院士直言,大规模储能,必须是储氢能!

政策-- 国家能源局:优先将太阳能、氢能等项目列入各级能源发展规划

第一周 概述(上)单元测验

第二周 概述(下)

1.6可逆和不可逆储能系统;1.7氢的循环利用-1

1.7氢的循环利用-2

1.7氢的循环利用-3

拓展资源:氢能与储能耦合发展的机遇与挑战

第一章作业

第二周 概述 (下) 单元测验

第一章复习作业

第三周 第二章 氢发展史

2.1氢发展史上的大事年表:2.1.1发现氢气;2.1.2氢氧高压放电合成水;2.1.3电解水制氢和氧的可能性;2.1.4伏打电池-现代燃料电池雏形

2.1.5金属氢化物;2.1.6液态氢;2.1.7储氢技术发展进程;2.1.8氢的同位素及氢弹;2.1.9制氢到氢的应用过程

2.1.10氢在交通领域的应用示例;2.2 Hindenburg和Challenger空难

拓展资源:特别关注 | 超40家央企布局,氢能应用现代产业链加速构建

央视报道:400亿大市场,“氢氢”地来了!

第二章作业

第三周 氢发展史 单元测验

第四周 第三章 从化石燃料到氢燃料(上)

3.1化石燃料:3.1.1化石燃料发展历史;3.1.2-1化石燃料的优势及应用

3.1.2-2化石燃料的优势及应用

3.1.3-1化石燃料的形成和组成

3.1.3-2化石燃料的形成和组成

3.1.3-3化石燃料的形成和组成;3.1.4-1化石燃料的储量及产量

3.1.4-2化石燃料的储量及产量

第四周 从化石燃料到氢燃料(上) 单元测验

第五周 从化石燃料到氢燃料(下)

3.1.4-3化石燃料的储量及产量;3.1.5-1化石燃料对环境的影响及应对措施

3.1.5-2化石燃料对环境的影响及应对措施

3.1.5-3化石燃料对环境的影响及应对措施

3.1.5-4化石燃料对环境的影响及应对措施

3.1.6-1能源未来的发展方向

3.1.6-2能源未来的发展方向

3.2:碳循环及生物质能:3.2.1碳循环

3.2.2-1生物质能来源及优缺点

3.2.2-2生物质能来源及优缺点;3.2.3生物质能的应用策略;3.2.4生物质制氢、制生物质燃料的应用

第三章氢燃料 实验

第三章作业

第五周 从化石燃料到氢燃料(下) 单元测验

第三章复习作业

第六周 第四章 氢的性质

4.3. 氢的物理性质-2

4.4氢的化学性质及扩散:4.4.1氢在各种物质中的扩散;4.4.2决定氢化学性质的四个重要过程;4.4.3氢化物形成元素及其电负性;4.4.4 氢与其它物质间的代表性化学反应

4.4.5 氢化物的分类; 4.4.6氢键 ;4.4.7氢的点火与爆炸特性; 4.4.8三类燃料(氢、汽油和天然气)的燃烧和爆炸特性

4.5氢与固体表面的相互作用:4.5.1固体表面的分层特征; 4.5.2洁净金属表面的活化/非活化物理/化学吸附势能曲线

4.5.3氢吸附的主要影响因素;4.5.4氢脆;4.6氢的四种化学态:4.6.1氢的四种化学态概述 ;

4.6.2四种化学态的氢相互转换途径及其应用领域

4.7 提高金属间化合物表面特性的技术和原理

4.1氢的同位素

4.2与分子氢相关的几个基本术语

4.3. 氢的物理性质-1

第六周 氢的性质 单元测验

第四章作业

第四章复习作业

第七周 第五章 制氢技术(上)

5.1 煤和碳氢化合物制氢技术:5.1.1 化石燃料制氢的物理化学基础

5.1.2 煤制氢技术

5.1.3 天然气重整制氢

5.1.4 生物质重整制氢

5.2 电解水制氢技术:5.2.1 电解水制氢的基本原理

5.2.2 碱性电解水制氢技术 5.2.3 固体聚合物电解槽

5.2.4 固体氧化物电解池(SOEC) 5.2.5 利用可再生能源的电解水制氢 5.2.6 总结与展望

5.3 水的热化学制氢技术:5.3.1 工作原理

5.3.2 热化学制氢技术前沿 5.3.3 优势和劣势

拓展资源: 推动绿氢设备创新巨大飞跃!康明斯恩泽PEM制氢设备生产基地投产

400°C!中科院实现蓝氢技术大突破!

第七周 制氢技术(上)单元测验

第八周 制氢技术(下)

5.4 光-电化学制氢技术1

5.4 光-电化学制氢技术2

5.5 光-生物制氢技术1

5.5 光-生物制氢技术2

第五章制氢技术 实验

拓展资源:制氢成本低至1.54元/Nm3!耦合绿氢帮石化成为零碳行业

重磅!全球首次海上风电无淡化海水直接电解制氢在福建海试成功

第五章作业

第八周 制氢技术(下) 单元测验

第九周 第六章 储氢技术(上 )

6.1分子态储氢技术:6.1.1氢气与天然气的主要特征差异;6.1.2氢同位素的原子结构及氢的成键特性

6.1.3储氢系统的两大准则;6.1.4六种可逆储氢技术简述;6.1.5高压储氢:6.1.5-1高压气瓶

6.1.5-2高压储氢罐体积储氢密度与质量储氢密度的关系;6.1.5-3高压氢气的压缩方式

6.1.6液态储氢:6.1.6-1氢气液化过程

6.1.6-2液态氢储存容器;6.1.6-3液态氢的应用前景;6.1.6-4高压氢与液态氢比较

6.2 吸附储氢技术:6.2.1物理吸附储氢技术

6.2.2化学吸附储氢技术 6.2.3 吸放氢特性测试方法

6.2.4三类吸附储氢材料:6.2.4-1吸附储氢材料-碳材料

6.2.4-2吸附储氢材料-沸石;6.2.4-3吸附储氢材料-金属有机框架结构(MOFs)

第九周 储氢技术(上)单元测验

第十周 储氢技术(下)

6.3金属氢化物储氢(1)

6.3.金属氢化物储氢(2)

第六章 PCT测试实验

6.4过渡金属氢化物储氢;6.5-1非过渡金属氢化物储氢

6.5-2非过渡金属氢化物储氢

6.6可控水解制氢

6.7金属N-H体系储氢材料

6.8氨和氨基化合物储氢

拓展资源:高密度低压固态储氢技术及其应用场景

第六章作业

第十周 储氢技术(下)单元测验

第十一周 第七章 燃料电池(上)

7.1燃料电池概述:7.1.1 燃料电池的结构

7.1.2燃料电池的关键材料和部件:7.1.2.1燃料电池的关键材料

7.1.2.2燃料电池关键部件

7.1.3燃料电池的工作原理

7.1.4 燃料电池的特点,7.1.5 燃料电池的分类和应用

7.1.6 燃料电池的发展历程:7.1.6.1 国内外燃料电池的发展现状

7.1.6.2 日本的燃料电池发展现状及规划

7.2 碱性燃料电池(AFC):7.2.1 碱性燃料电池的结构及工作原理,7.2.2 碱性燃料电池的特点,7.2.3 碱性燃料电池的发展现状

7.3 磷酸型燃料电池(PAFC):7.3.1 磷酸燃料电池的结构及工作原理,7.3.2 磷酸燃料电池的特点

7.3.3 磷酸燃料电池的发展现状

第十一周 燃料电池(上)单元测验

第十二周 燃料电池(下)

7.4 质子交换膜燃料电池(PEMFC):7.4.1 质子交换膜燃料电池的结构及工作原理

7.4.2 质子交换膜燃料电池的特点

7.4.3 质子交换膜燃料电池的发展现状

实验:质子交换膜燃料电池单电池的组装及测试

7.5 熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC):7.5.1 熔融碳酸盐燃料电池的结构及工作原理,7.5.2 熔融碳酸盐燃料电池的特点

7.5.3 熔融碳酸盐燃料电池的发展现状

7.6 固体氧化物燃料电池(SOFC):7.6.1 固体氧化物燃料电池的结构及工作原理

7.6.2 固体氧化物燃料电池的特点

7.6.3 固体氧化物燃料电池的发展现状

第七章作业

第十二周 第七章 燃料电池(下)单元检测

第十三周 第八章 氢的典型应用案例

8.1 氢的典型应用案例-1

8.2 氢的典型应用案例-2

8.3 氢的典型应用案例-3

拓展资源1:氢能与燃料电池应用现状及发展趋势

拓展资源2:【一期一艇】全球首艘固态氢燃料电池船—“Neo Orbis”号

拓展资源3:我国首次实现固态氢能发电并网,“绿电”与“绿氢”灵活转换

拓展资源4:重磅!我国首条“西氢东送”管道纳入国家规划.

拓展资源5:助力建设“成都氢谷”中石油首批燃料电池氢产品供应成都市场

第十三周 氢的典型应用案例 单元测验

第八章作业

学生互评——期末复习题

复习ppt

问题4

问题1

问题2

问题5

问题3

共享资源一

固态氢进万家

超重磅!氢能作为前沿新兴产业首次进入政府工作报告

共享资源二

世界最大液态氢动力飞机发动机在美国测试成功

共享资源三

氢储存,能否像大米一样储运?

共享资源四

潜在产业规模达10万亿 国家积极打造绿氢产业链

“氢能”产业链站在爆发前夜,深圳除了充电桩也需“加氢站”

氢能或成为航运业减排主力

共享资源五

最高领导人再次点名氢能!习近平南昌考察:注重水电等优势传统能源与风电、光伏、氢能等新能源的多能互补、深度融合

听说,它是21世纪的“终极能源”?!

国家标准《氢系统安全的基本要求》印发!

声音 | 我会副秘书长江宁:“十四五”末至“十五五”期间,氢能产业将形成一定势能

声音 | 我会副秘书长江宁:“十四五”末至“十五五”期间,氢能产业将形成一定势能

资讯:70MPa车载储氢系统——舜华助力海马氢燃料电池汽车示范运营

70MPa车载储氢系统——舜华助力海马氢燃料电池汽车示范运营

氢能纳入《能源法》终获通过,氢能时代真的来了

氢能纳入《能源法》终获通过,氢能时代真的来了

共享资源六

松下冷热电三联供氢能示范项目正式运行

美国氢能已逐渐过渡到商业化应用,5大因素促进产业全球领先

10万亿元氢能产业规模!我国积极打造绿氢全产业链

综述与述评 _ 吴朝玲,张昱晨,等:氢储运技术的发展现状、挑战及未来方向

综述与述评 _ 吴朝玲,张昱晨,等:氢储运技术的发展现状、挑战及未来方向

重磅_ 氢能正式纳入《中华人民共和国能源法(草案)》

重磅_ 氢能正式纳入《中华人民共和国能源法(草案)》