Nanomateriais e Energia

Objectivos

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;

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: