Materiály pro energetiku

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra inženýrství pevných látek

Anotace:

V rámci předmětu budou popsány materiály pro vybrané aplikace v energetice. V úvodu budou v kontextu energetických aplikací představeny základní pojmy fyziky pevných látek. Výklad se zaměří na materiály pro konverzi energie (fotovoltaika a termoelektrika) s důrazem na pásovou teorii pevných látek, polovodiče, generování párů elektrondíra a transport tepla či náboje. Následně budou představeny materiály pro ukládání energie (baterie a superkapacitory), kde bude pozornost věnována difuzi iontů v krystalové mřížce, fázovým změnám elektrod při nabíjení a mechanické degradaci materiálů. Opomenuty nezůstanou ani materiály pro extrémní podmínky se zaměřením na vysokoteplotní korozi, radiační poškození krystalové mřížky v reaktorech. Speciálně budou ukázány způsoby separace náboje a příklady konstrukcí solárních článků. Na příkladu tekutých solí pak budou demonstrovány procesy spojené s ukládáním, uvolňováním, spotřebou a přenosem tepla v materiálech. V závěru budou popsána specifická využití nanomateriálů pro vybrané energetické aplikace.

Požadavky:

Osnova přednášek:

Osnova:

1. Úvod do materiálů v energetice a základy fyziky pevných látek

2. Pásová teorie pevných látek a vlastnosti polovodičů

3. Generování nosičů a absorpce fotonů (Fotovoltaika I)

4. Mechanismus separace náboje a solární články (Fotovoltaika II)

5. Termoelektrické materiály a přenos tepla

6. Materiály pro skladování energie: Úvod do bateriových systémů

7. Interkalační materiály a elektrody akumulátorů

8. Mechanická degradace akumulačních materiálů a superkapacitory

9. Termofyzikální vlastnosti tekutých solí v energetice

10. Materiály v jaderné energetice a radiační poškození

11. Vysokoteplotní koroze v jaderných reaktorech

12. Nanomateriály pro energetické aplikace

13. Shrnutí, trendy a materiálové limity v energetice

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

Literatura:

1. Materials for Energy: An Introduction (autor: Peter Hanford Leopard)

2. Energy Materials (autoři: D. W. Bruce, D. O'Hare, R. I. Walton)

3. Materials and the Environment: Eco-informed Material Choice (autor: Michael F. Ashby)

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: