Irakasgaiaren azalpena eta testuingurua

“Nanomaterialen sintesirako teknika modernoak (TU16)” ikasgaia derrigorrezkoa da eta Energiaren Eraldatze eta Biltegiratzeko Materialak Erasmus Mundus Masterraren (MESCP14a) 2. urteko 1. hiruhilekoan ematen da. Ikasgai hau 1. urteko 1. hiruhilekoan Poloniako Varsoviako Unibertsitatean (WUT, Polonia) irakasten den “Materialen Kimika (TU2)” eta 1. urteko 2. hiruhilekoan Toulouse-ko Unibertsitatean (UPS, Francia) irakasten “Egoera Solidoaren Kimika” ikasgaien jarraipena da.



Ikasgai honek energía biltegiratzeko sistema elektrokimikoetan erabiltzen diren materialen inguruko sintesi prozesu ezberdinen ikuspegi orokorra ematen du. Material hauek inorganikoak (oxidoak, konposatu polianionikoak, aleazioak, etab.), ikatzak (ikatz porosoak, grafitoa, grafenoa, nanohodiak, etab.) edo polimerikoak (polímero kristalino eta amorfoak, nahasketak, kopolimeroak, konposatuak, etab.) izan daitezke eta bai elektrodo negatibo, positibo edo elektrolito bezala erabil daitezke teknologia ezberdinetako baterietan (Li-ioi, Na-ioi, metal-aire, Li-azufre, batería solidoak, etab.) edo superkondentsadore ezberdinetan ( EDLC, asimetrikoak, hibridoak). Ikasleek sintesi prozesu ezberdinen inguruko oinarrizko jakintzak bereganatuko dituzte (adbz: egoera solidoko sintesia, sol-gel, hidrotermala, solvotermala, prezipitaziozkoa, etab). Sintesi metodo bakoitzean eragina izan ditzaketen parametroak ere aztertuko dira. Hauek manipulatuz materialen morfología eta mikroestruktura zein beraien ezaugarri fisiko-kimikoak alda daitezke.

Irakasgaia ikastean lortuko diren emaitzak

- Energia biltegiratzeko sistema elektrokimikoetan (EES) erabiltzen diren material ez-organikoak, karbonosoak eta polimerikoak ekoizteko erabiltzen diren sintesi-metodo nagusiak ezagutzea, eta haien ezaugarri nagusiak azaltzen jakitea.



- Sintesi-metodo bat proposatzea (aitzindari posibleak eta parametro esperimentalak barne) material ez-organiko, karbonoso edo polimeriko jakin bat sortzeko.



- Lagin baten morfologia eta mikroegitura aldatzeko eta, ondorioz, ezaugarri fisiko-kimikoak eta elektrokimikoak aldatzeko aukera sintetikoak edo tratamendu-ostekoak proposatzea.



- Laborategian oinarrizko sintesi-lanak egitea, material ez-organikoak, karbonosoak eta polimerikoak ekoizteko.



- Lagin sintetizatuen garbitasuna eta kristalinotasuna kontrolatzeko karakterizazio-metodoak aukeratzea.

Ohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Ikaslearen ebaluazioa hurrengo frogak eta lanak kontutan harturik egingo da:

1. Ikasgaian landuriko gai baten inguruan egindako talde lan (2-4 ikasle) bibliografikoa. Aurkezpen orala. Ikasle bakoitzaren nota ezberdina izan daiteke aurkezpenen oralean jasotako erantzunen arabera. Idatzizko lana nota finalaren %20 izango da eta aurkezpen orala %15.

2. Bakarka eginiko idatzizko lana laborategian eginiko lanak aurkeztuz. Nota finalaren %20.

3. Ikasgaiaren inguruan jasotako jakintza eta konpetentziak ebaluatzeko idatzizko azterketa (bibliografia, ikasgaia eta praktikak bateratuko ditu). Nota finalaren %20.

4. Ikasgaiaren inguruan jasotako jakintza eta konpetentziak ebaluatzeko ahozko azterketa (bibliografia, ikasgaia eta praktikak bateratuko ditu). Nota finalaren %25.



Nota finala hurrengo formula erabiliz kalkulatuko da:



Nota finala = 0.20 (taldean eginiko idatzizko bibliografía lana) + 0.15 (taldean eginiko idatzizko bibliografía lanaren ahozko aurkezpena) + 0.20 (laborategiko praktiken ingurko idatzizko lana) + 0.20 (idatzizko azterketa) + 0.25 (ahozko azterketa).



Ikasgaia gaindituko dute 5.0 edo gehiago lortzen duten ikasleak.



Lan bibliografikoa (1) eta laborategi praktikak (2) aurkezten ez dituzten ikasleek ahozko froga gehigarri bat pasa beharko dute ikasgaia gainditzeko.



Idatzizko eta ahozko azterketetara aurkezten ez diren ikasleak ez aurkeztuak bezala agertuko dira aktetan.

Ezohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Ez-ohiko deialdira aurketzen diren ikasleak idatzizko azterketa bat gainditu beharko dute non ikasgai osoa ebaluatuko den. Hau da, nahiz eta azterketa partzialak eginak izan, idatzizko azterketa hau gainditu beharko da.



Azken nota kalkulatzeko ohiko deialdian erabilitako formula berdina erabiliko da. Formula aplikatu ezin zaien ikasleei ohiko deialdian aplikaturiko kriterioa aplikatuko zaie. Ikasgaiaren zehar gainditu ez duten edo aurkeztu ez diren ikasleek (laborategi praktikak, ariketak, etab.) ahozko azterketa gehigarri bat gainditu beharko dute deialdi honetan.

Irakasgai-zerrenda

IKASGAI TEORIKO ETA PRAKTIKOEN PROGRAMA:

1- Energia elektrokimikoa biltegiratzeko material inorganikoen sintesia eta prozesaketa

2- Energia elektrokimikoa biltegiratzeko material polimerikoen sintesia eta prozesaketa

3- Energia elektrokimikoa biltegiratzeko ikatzen sintesia eta prozesaketa

Bibliografia

Nahitaez erabili beharreko materiala

Ikasleek, irakasleek urte hasieran eGela-n partekaturiko galdetegi eta ariketak erabili beharko dituzte.







Ikasleek eGela plataforman aurkituko dituzte ikasgai-zerrenda eta praktikak egiteko gidoiak formatu elektronikoan.

Oinarrizko bibliografia

- Introduction to Computational Chemistry, 2nd Edition, WILEY, by F. Jensen.

- Computational Chemistry of Solid State Materials: A Guide for Materials Scientists, Chemists, Physicists and others, WILEY, by R. Dronskowski and R. Hoffmann

Gehiago sakontzeko bibliografia

- Modern Inorganic Synthetic Chemistry. ELSEVIER, by Xu and Xu.



- M.S. Whittingham (2009) Synthesis of Battery Materials. In: Nazri GA., Pistoia G. (eds) Lithium Batteries. Springer, Boston, MA. DOI: 10.1007/978-0-387-92675-9_3.



- V. Palomares, T. Rojo. (2012) Synthesis Processes for Li-Ion Battery Electrodes – From Solid State Reaction to Solvothermal Self-Assembly Methods. DOI: 10.5772/27496.



- Carbons for Electrochemical Energy Storage and Conversion Systems, Edited by Francois Beguin and Elzbieta Frackowiak, CRC Press (2009). ISBN 9781420053074



- Polymer electrolytes: fundamentals and application, César Sequeira, Diogo Santos, Woodhead Publishing in Materials, Elsevier, August 2010. ISBN 1845699777, 9781845699772.



- Solid Polymer Electrolytes: Fundamentals and Technological Applications, Fiona M. Gray, Wiley, 1991, ISBN: 0471187372, 9780471187370.



- Solid state ionics for batteries, T Minami , M. Tatsumigo, , M. Wakihara, C. Iwakura, , S. Kohjiya, I. Tanaka, Springer-Verlag, 2005, ISBN: 4-431-24974-5.

Aldizkariak

- Methods of synthesis and performance improvement of lithium iron phosphate for high rate Li-ion batteries: a review. T.V.S.L. Satyavani, A. Srivinas Kumar, P.S.V. Subba Rao. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2015.



- From Charge Storage Mechanism to Performance: A Roadmap toward High Specific Energy Sodium‐Ion Batteries through Carbon Anode Optimization, Damien Saurel, Brahim Orayech, Biwei Xiao, Daniel Carriazo, Xiaolin Li, Teófilo Rojo, Advanced Energy Materials 8, 1703268 (2018).



- Polymer Electrolytes for Lithium-Based Batteries: Advances and Prospects, D. Zhou, D. Shanmukaraj, A. T. Kacheva, M. Armand. G. Wang, Chem 5, (2019) 2326.



- Production and processing of graphene and related materials, Claudia Backes et al. 2D Materials 7 (2020) 022001



- Three dimensional macroporous architectures and aerogels built of carbon nanotubes and/or graphene: synthesis and applications, Stefania Nardecchia, Daniel Carriazo, M. Luisa Ferrer, M. C. Gutierrez, Francisco del Monte, Chem. Soc. Rev., 42 (2013) 42, 794