Електрохімічний каталіз
Спеціальність: Технічна електрохімія
Код дисципліни: 7.161.03.E.024
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Хімії і технології неорганічних речовин
Лектор: д.т.н., проф. Кунтий Орест Іванович
к.т.н., доц. Зозуля Галина Іванівна
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти фахових компетентностей спеціалізації (ФКС):
2.1. Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в області електрохімічних каталітичних процесів, електрохімічної енергетики та отриманні металів електролізом іонних розчинів.
2.2. Здатність критично аналізувати сучасні технології та формувати вимоги для розроблення інноваційних процесів і перспективних електрохімічних каталітичних процесів, у галузі електрохімічної енергетики та електролізу іонних розплавів.
2.3. Здатність проводити наукові роботи в області електрохімічних каталітичних процесів, електролізу іонних розплавів, електрохімічних процесів для генерування та накопичення електричної енергії.
Результати навчання: 1. Критично осмислювати наукові концепції та сучасні теорії
хімічних процесів та хімічної інженерії, застосовувати їх при
проведенні наукових досліджень та створенні інновацій.
Комунікація (КОМ):
1. Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема, до осіб, які навчаються.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
Методологія наукових досліджень
Хімія та технології наноматеріалів
Технологія, обладнання і проектування електрохімічних виробництв
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
Електрохімічна енергетика
Електроліз іонних розплавів
Корозія металів під напруженням
Короткий зміст навчальної програми: Вивчення сучасного електрохімічного каталізу, що включає ґрунтовне розуміння суті електрокаталітичних процесів на поверхні катодів та анодів і технологічних аспектів їх одержання. Науковий аналіз тенденцій розвитку наноструктурованих металевих і напівпровідникових поверхонь електродів та перспектив застосування в електрохімічній енергетиці, сенсориці, медицині, очищенні вод, екологічних аспектах.
Опис: Основні положення гетерогенного каталізу.
Основні характеристики каталізаторів. Активність. Селективність. Стабільність. Втрата каталітичної активності.
Теорії гетерогенного каталізу.
Електрохімічний каталіз.
Сучасні теорії електрохімічного каталізу. Головні напрями застосування електрохімічного каталізу.
Каталітичні електродні процеси. Катіонний каталіз. Аніонний каталіз. Вплив матеріалу електрода та його модифікації на швидкість електрохімічної реакції.
Вплив наноструктурованих поверхонь на електрохімічний каталіз. Нанорозмірний ефект.
Біметалеві наноструктуровані поверхні в електрохімічному каталізі.
Електрокаталіз під час електролізу води. Матеріали електродів. Наноструктуровані поверхні електродів.
Каталітично активні електроди у паливних елементах.
Наноструктуровані поверхні електродів водневих і спиртових паливних елементах.
Каталітично активні катоди для електрохіміного відновлення СО2. Каталітичний ефект наноструктурованих поверхонь.
Електрокаталіз у сенсориці неорганічних й органічних молекул. Біоелектрохімічна сенсорика.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль результатів навчання здобувачів освіти включає виконання та захист лабораторних робіт, усне опитування.
Семестровий контроль здійснюється у формі заліку.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК) - 30 балів.
Контрольний захід - 70 балів: письмова компонента (50 балів), усна компонента (20 балів).
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Болдирєва О. Ю., Лісняк В. В. Гетерогенний Каталіз. Частина І. Навчальний посібник. – К: 2023. – 48 с.
2. Papaderakis A., Mintsouli I., Georgieva J., Sotiropoulos S. Electrocatalysts Prepared by Galvanic Replacement. Catalysts. 2017, V. 7, 80.
3. Kanoun O., Tamara Lazarevi?c-Pasti T., Pasti I. et al. A Review of Nanocomposite-Modified Electrochemical Sensors for Water Quality Monitoring. Sensors. 2021, V. 21, 4131.
4. Wu X., Yan Q., Wang H. et al. Heterostructured Catalytic Materials as Advanced Electrocatalysts: Classification, Synthesis, Characterization, and Application. Adv. Funct. Mater. 2024, 2404535.
5. Fu H., Chen Z., Chen X. et al. Modification Strategies for Development of 2D Material-Based Electrocatalysts for Alcohol Oxidation Reaction. Adv. Sci. 2023, 2306132.
6. Zhang Y.-Z., Li P.-H., Ren Y.-N. et al. Metal-Based Electrocatalysts for Selective Electrochemical Nitrogen Reduction to Ammonia. Nanomaterials, 2023, 13, 2580.
7. Колбасов Г. Я., Кублановський В. С., Берсірова О. Л. Та інші. Електрохімія функціональних матеріалів і систем (ЕФМС). Укр. хім. журн., 2021, Т. 87, № 3, С. 61-76.
8. Кунтий О., Яцишин М., Зозуля Г., Добровецька О., Решетняк О. Електрохімічний синтез металевих наночастинок і нанокомпозитів. Монографія. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2019. – 288 с.
9. Кунтий О., Зозуля Г., Шепіда М. Формування металевих наноструктурованих поверхонь і синтез наночастинок металів гальванічним заміщенням: монографія. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2024. – 280 с.
10. Знак З. О. Гідометалургія: навчальний посібник. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2023. – 277 с.
Інформаційні ресурси:
Journals: Catalysts; Sensors; Journal of Coatings Technology and Research; Journal of The Electrochemical Society; International Journal of Electrochemical Science; Electrochimica Acta; Electrochemistry Communication; Nanomaterials.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).