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Materiais e Dispositivos para a recolha e armazenamento de energia

Código: FIS5003     Sigla: FIS5003

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2020/2021 - 1S Ícone do Moodle

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável: Mestrado Integrado em Engenharia Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
MI:EF 10 Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18 5 - 6 56 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Maria Helena Sousa Soares de Oliveira Braga Regente
Joana Cassilda Rodrigues Espain de Oliveira Regente

Docência - Horas

Teórico-Práticas: 3,00
Práticas Laboratoriais: 1,00
Tipo Docente Turmas Horas
Teórico-Práticas Totais 1 3,00
Joana Cassilda Rodrigues Espain de Oliveira 1,00
Maria Helena Sousa Soares de Oliveira Braga 2,00
Práticas Laboratoriais Totais 1 1,00
Joana Cassilda Rodrigues Espain de Oliveira 1,00

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

A necessidade de libertar a sociedade moderna da dependência no armazenamento de energia em combustíveis fósseis é hoje evidente, sendo necessário que uma rápida transição para a recolha e armazenamento de energia de fontes alternativas seja concretizada.

Nesta unidade curricular (UC) será feita uma introdução aos princípios básicos de funcionamento dos mais relevantes dispositivos de armazenamento de energia. Serão analisados, entre outros, os princípios físicos do funcionamento de ultra-condensadores, células de combustível e baterias, ocupando o aprofundamento do estudo das baterias a maior parte do tempo da UC. Entre as soluções mais apelativas dos últimos cinco anos, ao acompanhamento da transição energética, encontram-se as baterias de estado sólido, sobre as quais incidirá a componente experimental desta UC.

Resultados de aprendizagem e competências

Os estudantes que concluam esta UC deverão: 1) Ter adquirido o conhecimento dos princípios básicos de funcionamento de alguns dos mais importantes dispositivos de armazenamento de energia, das suas limitações e das soluções atualmente concorrentes para a resolução das mesmas. 2) Entender os princípios físicos de funcionamento de uma bateria de estado sólido e em particular de um eletrólito de estado sólido de vidro ferroelétrico. 3) Ter adquirido experiência experimental que na montagem de diferentes arquiteturas de células com o eletrólito de estado sólido e de análise das suas propriedades eletroquímicas, com diferentes técnicas de diagnóstico como espectroscopia de impedância eletroquímica e voltametria cíclica.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Os estudantes deverão ter frequentado UCs de análise matemática e física básica de qualquer Licenciatura/Mestrado de Engenharia e/ou Física (FEUP, FCUP e/ou outros).

Programa

Princípios físicos do funcionamento de condensadores e ultra-condensadores, células de combustível e baterias.

Materiais para dispositivos de armazenamento de energia: eletrólitos de estado sólido.

Análise de diferentes arquiteturas de baterias de estado sólido.

Técnicas de análise eletroquímica para avaliação dos princípios de funcionamento de baterias de estado sólido: espectroscopia de impedância eletroquímica e voltametria cíclica, entre outras.

Construção de diferentes arquiteturas de baterias de estado sólido e análise das propriedades eletroquímicas das mesmas.

 

 

 

Bibliografia Obrigatória

ChriChristian Julien, Alain Mauger, Ashok Vijh, Karim Zaghib; Lithium Batteries, Springer
Robert A. Huggins; Advanced batteries, Springer
Zhengcheng Zhang, Sheng Shui Zhang; Rechargeable Batteries Materials, Technologies and New Trends
Vladimir S, Bagatosky Alexander, M. Skundin, Yuru M. Volfovich; ELECTROCHEMICAL POWER SOURCES
David Linden and Thomas B. Reddy; LINDEN’S HANDBOOK OF BATTERIES, McGraw-Hill

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas terão uma componente expositiva, complemantada por resolução de exercícios e trabalhos experimentais em laboratório.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Apresentação/discussão de um trabalho científico 60,00
Trabalho laboratorial 40,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico 10,00
Elaboração de projeto 15,00
Estudo autónomo 56,00
Frequência das aulas 56,00
Trabalho laboratorial 25,00
Total: 162,00

Obtenção de frequência

Para a obtenção da frequência os alunos deverão ter realizado os trabalhos propostos que constituem a componente da avaliação distribuída.

Os alunos que já tenham obtido frequência em anos anteriores poderão optar pela realização dos trabalhos e exame, ou em alternativa apenas por exame final, a que corresponderá a sua classificação final.

Fórmula de cálculo da classificação final

CF=AD

CF - Classificação final

AD - avaliação distribuída

A avaliação distribuída consiste na elaboração de um trabalho escrito (60%) e sua apresentação oral seguida de discussão individual (40%).
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