Nanomateriais e Energia
Objetivos
Pretende-se com esta unidade curricular dar formação aos alunos sobre os materiais com ênfase para os nanomateriais que são actualmente utilizados na conversão de energia nomeadamente: energia solar em energia eléctrica: energia solar em energia térmica; energia térmica em energia eléctrica; energia electroquímica; materiais utilizados na poupança de energia eléctrica (materiais inteligentes); materiais utilizados no armazenamento de energia incluindo, pilhas, baterias e pilhas de combustível; dispositivos bioelectrónicos e biomiméticos. Pretende-se enquadrar este uso de materiais para as tecnologias energéticas no desafio da transição energética para um sistema de baixo carbono. Serão abordados os diversos cenários de tecnologias de baixo carbono e trabalhados os desafios (ambientais, económicos, sociais) que as necessidades de materiais poderão causar.
Caracterização geral
Código
12335
Créditos
6.0
Professor responsável
Hugo Manuel Brito Águas
Horas
Semanais - 5
Totais - 76
Idioma de ensino
Inglês
Pré-requisitos
A disponibilizar brevemente
Bibliografia
- Rogelj, J. et al (2015) Energy system transformations for limiting end-of-century warming to below 1.5 °C. NATURE Clim Change(5) 519-528
- BP (2014). Materials critical to the energy industry
- JRC (2016) Assess. of potential bottlenecks along materials supply chain for future deployment of low-carbon energy (…)
- Konrad Mertens, “Photovoltaics: Fundamentals, Technology and Practice”, 2014, Wiley.
- Mary D Archer, Martin A Green, Editors, “Clean Electricity From Photovoltaics”, 2015, Imperial College Press.
- Solar cells and their applications, ed. L. D. Partain; John Wiley & Sons, Inc., 1995
- Fuel Cells and their applications; ed. K. Kordesh & G. Simader; VCH Publishers, 1996;
- Electrochemical Power sources, primary and secondary batteries, ed. M. BaraK, Peter Perecrinus ltd, 1980;
- Handbook of batteries and fuel cells, ed David Linden, McGraw-Hill Book Company, 1984
Método de ensino
As aulas teóricas são realizadas com recurso à apresentação em powerpoint. Os trabalhos de laboratório incluem uma componente de aplicação através de exercícios e depois o trabalho experimental.
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Método de avaliação
Avaliação: 20%: Trabalho sobre as duas primeiras aulas + 50 % média dos testes ou exame (1º teste 35%; 2º teste 15%) + 15% relatório de caracterização de um módulo PV + 15% trabalho de dimensionamento.
Trabalho sobre as duas primeiras aulas: Trabalho individual entre 5-6 páginas A4 (Times New Roman 11) sobre papel da energia solar na transição energética mundial e regional e principais e desafios.
Relatório: Caracterização das células solares (curvas I-V + Resposta Espectral); Determinação de HotSpots em Módulos; Fabrico de uma célula solar de filme fino de silício.
Conteúdo
- Introdução à problemática energética e transição para o baixo carbono
- Cenários para a transição e necessidades de materiais
- Desafios ambientais, económicos e sociais associados às necessidades de materiais- Materiais e dispositivos da energia fotovoltaica.
- Materiais e sistemas utilizados na conversão de energia solar em térmica – importância dos revestimentos/materiais absorsores de radiação; materiais utilizados e outros atualmente desenvolvidos;
- Materiais e sistemas para onversão de energia térmica em eléctrica: modo de funcionamento, materiais utilizados, processos de fabrico;
- Materiais utilizados na poupança de energia –cromogénicos –funcionamento, tipo de materiais utilizados, fabrico;
- Materiais utilizados no armazenamento de energia – funcionamento das pilhas e baterias; materiais utilizados; pilhas de combustível –funcionamento, materiais utilizados;