全部课程 >能源转化催化原理    Energy conversion and catalysis principle

课程基本信息

课程编码:06B40860

课程类别:未设置

先修课程:无机化学、有机化学、物理化学、化工原理、反应工程、分离工程等

适用专业:能源化学工程专业

开课院部:化工与制药学院

课程负责人:汪铁林
课程教学团队:
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课程展示


课程简介

    能源转化催化原理是研究在一次能源转化成二次能源过程中,所发生的一般转化反应或催化转化反应的基本原理和特征。本课程的目的是使学生学习化石能源、新能源和可再生能源在转换过程中的变化特征、催化作用以及关键技术。本课程分别介绍了煤、石油、天然气、太阳能、氢能和生物质能的催化转化利用,较全面地反应了能源转化催化领域的基本概念、基本理论等基础知识,有助于学生较好地了解能源转化催化所起的关键作用以及掌握进行新能源开发的必备知识和能力。

    Energy conversion and catalysis principle mainly studies the basic principle and characteristic of conversion reaction or catalytic conversion reaction during the change of primary energy into secondary energy. The purpose of this course focuses on the change characteristic, catalysis and key technique in the conversion process of fossil energy, new energy and renewable energy. The course introduces the catalytic conversion and utilization of coal, petroleum, natural gas, solar energy, hydrogen energy, and biomass energy. The fundamental concept and theory of energy conversion and catalysis are also reviewed roundly. Through this course, the students can better understand the key function of energy conversion and catalysis and master the necessary knowledge and ability for the development of new energy.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

 

 

2

问题分析

通过对能源转化催化基本知识学习,掌握利用系统的理论知识,分析具体特定能源的转化催化方案。

H

3

设计/开发解决方案

 

 

4

研究

能通过信息综合得到合理有效的结论,例如能源转化的最优工艺、催化剂的最优选择。

H

5

使用现代工具

 

 

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

面对环境污染和可持续发展的挑战,利用绿色化学技术,发展新工艺,开发高效催化剂和新型催化材料,将对传统能源和新能源的发展和应用产生重大影响。

M

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

 

 

10

沟通

 

 

11

项目管理

 

 

12

终身学习

能源化工发展日新月异,而且全球竞争非常激烈,通过不断的知识更新和学习,将新型催化材料有效的利用到能源开发中。

M

注:“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

概述

1.能源的分类和转化利用

2.能源发展与催化剂的关系

1.能源转化

2.催化剂

2

理论讲授

催化和催化剂的基本概念

1.催化剂和催化作用

2.催化剂的特征和分类

3.催化剂的化学组成和物理结构

4.多相、均相和酶催化剂的功能特点

5.新型催化剂展望

1.催化作用

2.多相固体催化剂

3.均相配合物催化剂

4.酶催化剂

2

理论讲授

催化剂的制备方法

1.沉淀法

(1)沉淀剂的分类

(2)沉淀操作的原理和技术要点

(3)沉淀法催化剂制备实例

2.浸渍法

(1)各类浸渍法的原理及操作

(2)浸渍法催化剂制备实例

3.混合法

4.热熔融法

5.离子交换法

(1)由无机离子交换剂制备催化剂

(2)由离子交换树脂制备催化剂

6.催化剂的成型

(1)成型与成型工艺概述

(2)几种重要的成型方法

1.沉淀形成的影响因素

2.分子筛的晶体结构

3.分子筛的离子交换顺序

4.成型工艺

2

理论讲授

催化剂性能的评价、测试和表征

1.活性评价与动力学研究

(1)活性的测定与表示方法

(2)动力学研究的意义和作用

(3)评价与动力学试验的流程

2.催化剂的宏观物理性质测定

(1)颗粒直径及粒径分布

(2)机械强度测定

(3)催化剂的抗毒稳定性测定

(4)比表面积测定与孔结构表征

3.催化剂微观性质的测定和表征

(1)电子显微镜在催化剂研究中的应用

(2)X射线结构分析在催化剂研究中的应用

(3)其他近代物理方法在催化剂表征中的应用

1.动力学研究

2.催化剂的抗毒性

3.BET法测定多孔材料的比表面积

4.多晶结构的测定

2

理论讲授

催化剂的制备设计

1.催化剂设计的理论概况

2.催化剂设计的一般程序

(1)程序框图

(2)设计范例

3.组分设计与验证筛选

4.热力学分析与反应通道的设计

5.化学反应的机理研究与催化剂设计

6.催化剂原料的选择

1.催化剂设计的程序

2.热力学分析

3.化学反应的机理研究

2

理论讲授

煤催化转化

1.煤的重整与转化

(1)煤的化学转化

(2)煤中甲烷重整转化

(3)煤气化制甲醇合成工艺

(4)一氧化碳变换制氢

2. 煤转化中的催化过程

(1)煤转化中的催化

(2)煤燃烧中的催化

(3)煤直接液化中的催化

(4)煤转化过程中的催化共性问题

1.合成催化剂

2.CO变换催化剂

3.气化催化剂

4.催化活性组分

 

4

理论讲授

石油化工催化剂基础知识

1.石油化工催化剂的特性

2.重要石油化工催化剂

(1)催化裂化催化剂

(2)加氢裂化催化剂

(3)环氧乙烷催化剂

(4)环保催化剂

3.石油化工新型催化剂

(1)择形催化剂

(2)固体超强酸催化剂

(3)茂金属催化剂

1.加氢裂化

2.脱硫剂

3.分子筛

4.催化剂失活

2

理论讲授

天然气转化与催化

1.天然气转化

(1)天然气水蒸气转化法

(2)天然气CO2转化

(3)天然气部分氧化法

2.天然气催化转化

(1)天然气制甲醇

(2)天然气制乙炔

(3)天然气制炭黑

(4)天然气合成油

1.天然气转化

2.POM反应

3.费-托合成

2

理论讲授

太阳能的转化与催化

1.太阳能的光电利用

(1)太阳能电池发电原理

(2)几类太阳能电池

(3)光伏电池新技术

2.太阳能的光化学利用

(1)光合作用

(2)光化学作用

(3)光电转换

(4)光催化

1.太阳能电池

2.光伏电池

3.光电转换

4.光催化

 

2

理论讲授

氢能的转化

1.氢的储存与运输

(1)目前储氢技术

(2)碳材料储氢

(3)氢气输送与加注

2.氢能的转化

(1)氢内燃机

(2)燃料电池

1.储氢技术

2.燃料电池

2

理论讲授

十一

生物质能的利用

1.生物质与生物质能

(1)生物质

(2)生物质能的资源

2.生物质能的转化

(1)生物质热裂解技术

(2)生物质气化工程

(3)生物质燃料乙醇

(4)生物柴油

1.生物质

2.生物质能

3.热裂解反应

2

理论讲授

 

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%

备注

1

期末成绩

期末考试

闭卷

70

百分制,60分为及格

2

平时成绩

作业

3次

20

A(5)、B(4)、C(3)、D(2);字母表示等级,数值表示得分,以3次平均分计算入总分

3

4

5

6

平时表现

考勤4次

10

2次无故旷课,平时为0分

注:此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。

学生学习建议

(一)学习方法建议
1. 本课程涉及能源种类的面比较广,学生应借助学校图书馆或网络平台拓展知识面,增加对于知识理论的理解与贯通。
2. 借助学校工程实训中心平台或企业实践教学基地,利用拍摄照片或课外教学,加强学生对能源转化催化过程的理解。
(二)学生课外阅读参考资料
1. 王桂茹主编.《催化剂与催化作用》,大连:大连理工大学出版社,2015.
2. 谢克昌,赵炜编著.《煤化工概论》,北京:化学工业出版社,2012.
3. 朱洪法,刘丽芝编著.《石油化工催化剂基础知识》,北京:中国石化出版社,2010.
4. 毛宗强编著.《氢能—21世纪的绿色能源》,北京:化学工业出版社,2005.
5. 魏顺安主编.《天然气化工工艺学》,北京:化学工业出版社,2009.
6. 程备久主编.《生物质能学》,北京:化学工业出版社,2008.

课程改革与建设

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