Durée
15h Th
Nombre de crédits
| Master : ingénieur civil physicien, à finalité approfondie | 2 crédits |
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Le cours aborde le principe de fonctionnement des différents systèmes de stockage et de restitution de l'énergie par voie électrochimiques existant sur le marché (ou toujours à l'étude) comme les batteries, les piles à combustible ou les supercapacités.
Le cours comprend cinq thématiques :
1- Introduction : bref rappel du contexte, de l'historique et des perspectives de développements des PACs, des batteries et des supercapacités ;
2- Electrochimie générale - systèmes en fonctionnement réversible : rappel des notions élémentaires d'électrochimie (réactions rédox, cellules électrochimiques, force électromotrice standard et non standard) et de thermodynamique (thermodynamique des systèmes électrochimiques réversibles) ;
3- Description des cellules électrochimiques : principe de fonctionnement des générateurs primaires (piles) et secondaires (batteries), des différents types de piles à combustible, des capacités et supercapacités, et comparaison des différents domaines de fonctionnement de ces systèmes ;
4- Cellules réelles en fonctionnement : rendement, relation tension-courant, surtensions, cas du fonctionnement réel détaillé des piles à électrolyte membrane polymère (PEMFCs), méthodes de caractérisation des éléments et des systèmes en fonctionnement;
Si possible (selon le timing et les discussions avec les étudiants):
5- Gestion du combustible hydrogène (production, stockage et distribution), gaz naturel, autres ; aspects « sécurité » liés à l'hydrogène : propriétés de l'hydrogène, risques associés, normes et règlementations.
Note: Certaines années, le chapitre 5 n'a en effet pas pu être abordé en détails car la durée du cours prévue a été utilisée pour répondre aux questions (plus nombreuses) des étudiants sur les 4 premiers chapitres. Le contenu non vu au cours ne fait évidemment pas partie de la matière d'examen, même si les supports restent accessibles aux étudiants.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme du cours, l'étudiant sera capable de
1- détailler le fonctionnement des systèmes électrochimiques (batteries, piles à combustible et supercapacités) ;l
2- identifier et expliquer les sources de pertes de rendement (limitations) liées au fonctionnement réel des systèmes électrochimiques ;
3- identifier les avantages/difficultés liées au fonctionnement et à l'utilisation de chacun des systèmes électrochimiques étudiés (batteries, piles à combustibles, supercapacités), les coûts associés et les possibilités d'amélioration des systèmes ;
4- identifier les risques liés à la fabrication, au stockage et à l'utilisation des différents combustibles si le thème 5 a pu être abordé ;
Savoirs et compétences prérequis
Le cours s'appuie sur des notions élémentaires de physique, de chimie et de thermodynamique.
Cours prérequis :
Chimie (CHIM9272-2 et CHIM9273-1)
Eléments de thermodynamique (CHIM0286-1)
Physique (PHYS2020 et PHYS2021)
ou équivalent
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours repose sur des exposés en présentiel (15 h).
Le cours étant généralement dispensé à de petits groupes d'étudiants, l'interaction avec l'enseignant durant le cours et les travaux pratiques de laboratoire restent la voie privilégiée d'échange d'information et de résolution de questions précises.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Explications complémentaires:
Cours (6 x 2h30) en présentiel.
Cours dispensé en anglais.
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Les présentations projetées pendant le cours théorique sont mises à disposition de l'étudiant via e-Campus. Comme le cours est donné en mode "séminaire", ces slides peuvent ne pas être autoporteurs et nécessitent une prise de note des étudiants qui pourra être complétée par des recherches personnelles. Une liste bibliographique recommandée est mentionnée dans les notes de cours, mais les étudiants sont encouragés à la compléter.
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( questions ouvertes ) ET évaluation orale
Informations complémentaires:
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation orale
Explications complémentaires:
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation orale
Explications complémentaires:
- Un examen oral est organisé pendant la session de janvier et celle de septembre. L'examen comporte des questions de base portant sur la maîtrise et la connaissance des notions fondamentales enseignées au cours. Les questions de base servent de point de départ à une discussion avec l'enseignant; cette discussion permet une évaluation de la capacité de l'étudiant à comprendre et appliquer les concepts enseignés plutôt qu'à les restituer tels quels.
- Pour les étudiants qui suivent également la partie pratique du cours (laboratoires: CHIM0664-B-a), la note finale est établie sur base de l'examen oral (70%), du rapport de laboratoire et sur sa participation active aux travaux pratiques (30%). Si elle est supérieure ou égale à 10/20, la note du laboratoire peut être reportée de la première à la seconde session. En cas d'échec en seconde session, aucune dispense partielle n'est accordée pour l'une des activités organisées dans le cadre du cours. Pour ceux qui ne suivent que le partim théorique (CHIM0664-A-a), l'examen oral constitue l'unique évaluation.
- Pour les étudiant qui suivent les Partim CHIM664-A-a et CHIM-664-A-c, un examen écrit est organisé pendant la session de janvier et celle de septembre. L'examen comporte des questions ouvertes portant sur la maîtrise et la connaissance des notions fondamentales enseignées au cours. L'accent sera porté sur les principes de fonctionnement des divers appareillages, leurs performances comparées et leurs applications.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours est dispensé au premier quadrimestre (6 séances, le mardi matin à partir du 15/09)
Contacts
Prof. Nathalie Job
Department of Chemical Engineering, B6a
Tel: 04/366.35.37 - Nathalie.Job@uliege.be