0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

Emnet ble forelest av vikarer (Professor Ann Mari Svensson og stipendiat Megan Heath) våren 2023 siden emneansvarlig (Sunde) ble satt til annen undervisning våren 2023. Emneansvarlig fulgte imidlertid opp kurset mht. assistanse , kvalitetssikring, regneøvinger og forelesningsnotater. Emneansvarlig hadde to møter med referansegruppen der det framgikk at gruppen vurderte forelesningene til å være av svært høy kvalitet. Regneøvingene (som blir revidert hvert semester) ble også godt mottatt, med unntak av øving 5 som ble vurdert å være for stor. Referansegruppen foreslo at det ble innført en kort laboratorieoppgave i kurset for å gjøre det enklere for studentene å holde rede på anode og katode. Eksamen var av relativt moderat vanskelighetsgrad, og bestod av oppgaver fra alle deler av pensum. Det er ikke mottatt kommentarer til eksamen. Eksameskarakteristikken viste et maksimum ved karakteren C. Statistikken er vedlagt.

Emnet vurderes som godt gjennomført. Studenenes læringsutbytte i TMT4252 er generelt begrenset av manglende forkunnskaper, spesielt i matematikk og fysikk.

NTNU:TIA:REST

Institutt for materialteknologi

Department of Materials Science and Engineering

Spesifiserte trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Engelsk

Norsk

Mer om vurdering

Adgang til skriftlig eksamen forutsetter at semesterprøvene og 2/3 av regneøvingene er godkjent. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Anbefalte forkunnskaper

Grunnleggende kjemi- og fysikkunnskaper tilsvarende TMT4110 Kjemi/TMT4115 Generell kjemi og TFY4104 eller TFY4125 Fysikk. Matematikkunnskaper tilvsarende TMA4100 Matematikk 1, TMA4105 Matematikk 2 og TMA4110 eller TMA4115 Matematikk 3.

Faglig innhold

Elektriske potensial og felt. Ledningsevne og kapasitans. Termodynamikk for vandige løsninger: Aktiviteter og Debye-Hückel-modellen. Elektrolyseceller og galvaniske celler med og uten overføring. Beregning av potensialdifferanser over væskekontakter. Elektrosyntese av metaller og kjemikalier, elektrodialyse og elektrohydrolyse. FN bærekraftsmål: Elektrokjemisk energilagring i hydrogen og batterier og anvendelser av elektrokjemi i miljøanalyse og bioteknologi. Brenselceller. Elektroder og elektrodereaksjoner. Elektrodekinetikk: Sammenheng mellom strøm og spenning i ladningsoverføringsreaksjoner. Reaksjonsorden. Transportprosesser og masseoverføringskoeffisienter. Elektrokjemi i miljøanalyser og vannrensing. Elektrokjemisk beskrivelse av biologiske celler. Transport-, aktiverings- og ohmske overpotensial. Kort om det elektrokjemiske dobbelsjikt. Demonstrasjon av roterende elektrode og potensiostat.

Kursmateriell

K. B. Oldham, J. C. Myland, and A. B. Bond, Electrochemical Science and Technology, John Wiley &amp; Sons, Chichester (2012), ISBN 978047071045 (PB). Også tilgjengelig som e-bok og HB.

Læringsutbytte

Etter fullført kurs kan studenten - definere de viktigste komponentene i elektrokjemiske celler og utstyr - definere og relatere matematisk grunnleggende fysiske og kjemiske begreper knyttet til elektrokjemiske celler - gjøre rede for fortegnskonvensjoner - gjøre rede for elektrodepotensialer og deres representasjon i Pourbaix-diagram - definere og beskrive matematisk prosessene diffusjon, migrasjon og konveksjon - definere transport-, aktiverings- and ohmsk overpotensial - beregne overpotensialet for elektron-overføringsreaksjoner med ett elektron der både transport og kinetikk bidrar til totalt overpotensial - beregne ohmsk overpotensial for makro- and mikroelectroder - framstille strøm-spenningsrelasjoner grafisk - beregne potensialforskjeller over væskekontakter - beskrive strukturen til det elektrokjemiske dobbelsjikt og definere og beskrive matematisk Helmholz-sjikt og kapasitans. - gi en oversikt over anvendelser av elektrokjemi i energilagring, biologi, miljø-analyser og -rensing, i produksjon av metaller og andre materialer og i syntese av kjemikalier.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, øvinger og semesterprøver. Semesterprøvene og 2/3 av øvingene kreves godkjent for å få adgang til eksamen. Øvingene vil gi trening i bruk av digitale verktøy for simulering av elektrokjemiske prosesser samt anvendelser av teorien på problemstillinger relatert til FNs bærekraftsmål. Det kan bli arrangert en ekskursjon for å besøke elektrokjemisk industri. Total arbeidsbelastning (4F + 2Ø + 6S): 200 timer

Øvinger

Semesterprøve

Elektrokjemi

Materialteknologi

Teknologiske fag

Materials Science and Engineering (Master's Programme)

Materialteknologi - masterstudium (5-årig)

Industriell kjemi og bioteknologi - masterstudium (5-årig)

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(23815)/FieldValuesAsText

Læringsmateriell og oppgaver(regneøvinger) er utviklet/utvidet betydelig og er nå ganske omfattende. Emnet vurderes derfor å holde en høyere kvalitet enn noen gang siden 2014.

Gjennomføring: Kvaliteten oppleves som jevn og middels til høy av både faglærere og studenter. Nivå: For den best forberedte gruppen studenter er det få eller ingen endringer fra før. Nivået oppleves imidlertid som høyt av en del andre studenter. For denne gruppen vurderer faglærer det slik at dette skyldes et svært dårlig grunnlag i de kursene TMT4252 bygger på. Spesielt gjelder dette matematikk og fysikk, der de 10 % dårligst forberedte studentene ser ut til å mangle helt elementære ferdigheter (eksponensialfunksjoners egenskaper, rekkeutvikling og linearisering, definisjonen på elektrisk potensial, ohms lov m.m.). For den dårligst forberedte gruppen studentener synes også holdningene å ha endret seg; på tross at utfyllende løsningsforslag og sensurveiledninger ser det ut til at en del studenter ikke gjør noe som helst forsøk på å vurdere egen prestasjon, og det kreves nå begrunnelse for vurdering av studenter som burde forstå hvorfor resultatet har blitt som det har blitt. Tiltak: Individuelle semesterprøver på papir i stedet for digital semesterprøve. Dersom det tilsvarende forsøket i TMT4115 Generell kjemi er vellykket vil det innføres semesterprøver hver uke.

Adgang til skriftlig eksamen forutsetter at semesterprøven og 2/3 av regneøvingene er godkjent. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Grunnleggende kjemi- og fysikkunnskaper tilsvarende TMT4110 Kjemi/TMT4115 Generell kjemi og TFY4120/TFY4104 Fysikk. Matematikkunnskaper tilvsarende TMA4100 Matematikk 1, TMA4105 Matematikk 2 og TMA4115 Matematikk 3.

Elektriske potensial og felt. Ledningsevne og kapasitans. Termodynamikk for vandige løsninger: Aktiviteter og Debye-Hückel-modellen. Elektrolyseceller og galvaniske celler med og uten overføring. Beregning av potensialdifferanser over væskekontakter. Elektrosyntese av metaller og kjemikalier, elektrodialyse og elektrohydrolyse. FN bærekraftsmål: Elektrokjemisk energilagring i hydrogen og batterier. Brenselceller. Elektroder og elektrodereaksjoner. Elektrodekinetikk: Sammenheng mellom strøm og spenning i ladningsoverføringsreaksjoner. Reaksjonsorden. Transportprosesser og masseoverføringskoeffisienter. Elektrokjemi i miljøanalyser og vannrensing. Elektrokjemisk beskrivelse av biologiske celler. Transport-, aktiverings- og ohmske overpotensial. Kort om det elektrokjemiske dobbelsjikt. Demonstrasjon av roterende elektrode og potensiostat.

Etter fullført kurs kan studenten - definere de viktigste komponentene i elektrokjemiske celler og utstyr - definere og relatere matematisk grunnleggende fysiske og kjemiske begreper knyttet til elektrokjemiske celler - gjøre rede for fortegnskonvensjoner - gjøre rede for elektrodepotensialer og deres representasjon i Pourbaix-diagram - definere og beskrive matematisk prosessene diffusjon, migrasjon og konveksjon - definere transport-, aktiverings- and ohmsk overpotensial - beregne overpotensialet for elektron-overføringsreaksjoner med ett elektron der både transport og kinetikk bidrar til totalt overpotensial - beregne ohmsk overpotensial for makro- and mikroelectroder - beregne Tafel-helninger og reaksjonsordener for flertrinns elektrokjemiske reaksjoner - beregne potensialforskjeller over væskekontakter - beskrive strukturen til det elektrokjemiske dobbelsjikt og definere og beskrive matematisk Helmholz-sjikt og kapasitans. - gi en oversikt over anvendelser av elektrokjemi i energilagring, biologi, miljø-analyser og -rensing, i produksjon av metaller og andre materialer og i syntese av kjemikalier.

Forelesninger og øvinger. 2/3 av øvingene kreves godkjent for å få adgang til eksamen. Øvingene vil gi trening i bruk av digitale verktøy for simulering av elektrokjemiske prosesser. Det kan bli arrangert en ekskursjon for å besøke elektrokjemisk industri. Total arbeidsbelastning (4F + 2Ø + 6S): 200 timer

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(18307)/FieldValuesAsText

Gjennomføring: Kvaliteten oppleves som jevn og middels til høy av både faglærere og studenter.Nivå: Nivået oppleves som noe høyt av en del studenter.

<ul><li>Læringsutbyttet er oppdatert og relevant.</li><li>Læringsutbyttet er kommunisert til studentene gjennom: 1) Emnebskrivelsen, 2) fullstendig kursplan, 3) interaktivt tankekart/veikart som gir oversikt over kurset, 4) og tidligere eksamensoppgaver.</li><li>Det er i prinsippet god sammenheng mellom kursets læringsutbytte og det grunnlaget studentene skal ha fra før. Imidlertid oppfatter faglærer grunnlaget som noe svakt i enkelte deler, og en del av kurset må derfor benyttes til repetisjon.</li></ul>

<ul><li>Læringsaktivitetene består av forelesninger, regneøvinger og en semesterprøve. Semesterprøven fungerer i stor grad som en selv-evaluering for studentene, og sørger for at kravene til progresjonen formidles effektivt. Regneøvingene (obligatoriske) har en tilsvarende funksjon. Forelesningene fungerer som innledning til de øvrige læringsaktivitetene (i prinsippet inklusive selvstudium) og foregår etter en på forhånd fastlagt plan formidlet til studentene ved kursstart.</li><li>Studentenes egeninnsats og motivasjon er sterkt varierende. Oppslutningen om forelesninger har vært svært liten. Ca. halvparten av studentene fulgte de digitale forelesningene. I den perioden undervisningen ble undervist som hybridundervisning, fulgte ca. tredjedel kurset fysisk, og noe mindre enn en tredjedel digitalt. Det var svært liten oppslutning i veiledningstimene (digitale).</li><li>Læringsmiljøet var ganske sterkt og negativt påvirket av at det meste av undervisningen foregikk digitalt. Kontakten mellom faglærer og studentene var derfor begrenset til knappe, skriftlige meldinger. Selv om referansegruppen gjorde en glimrende jobb i å følge opp kurset (bla gjennom en egeninitiert spørreundersøkelse, vedlagt) var det derfor til dels vanskelig å fange opp problemer vedr. forståelse, undervisningsform, framstilling av vanskelige deler i pensum, kvalitet for øvrig etc.</li></ul>

Kurset er i stor grad orientert mot ferdigheter beregninger, dernest mot forståelse (i den forstand at studentene kan redegjøre for fenomener, definere begreper, etc. i et klart og presist språk). Eksamen bestod av begge elementer, med den største vekten på beregninger. Årets eksamensresultat må karakteriseres som relativt svakt, og antas å ha sammenheng med den relativt svake oppslutningen om læringsaktivitetene.

Grunnleggende kjemi- og fysikkunnskaper tilsvarende TMT4110 Kjemi/TMT4115 Generell kjemi og TFY4120/TFY4104 Fysikk.

Adgang til skriftlig eksamen forutsetter at semesterprøven og 2/3 av regneøvingene er godkjent. 
Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Elektriske potensial og felt. Ledningsevne og kapasitans. Termodynamikk for vandige løsninger: Aktiviteter og Debye-Hückel-modellen. Elektrolyseceller og galvaniske celler med og uten overføring. Beregning av potensialdifferanser over væskekontakter. Elektrosyntese av metaller og kjemikalier, elektrodialyse og elektrohydrolyse. Elektrokjemisk energilagring: Batterier og brenselceller. Elektroder og elektrodereaksjoner. Elektrodekinetikk: Sammenheng mellom strøm og spenning i ladningsoverføringsreaksjoner. Reaksjonsorden. Transportprosesser og masseoverføringskoeffisienter. Elektrokjemi i miljøanalyser og vannrensing. Elektrokjemisk beskrivelse av biologiske celler. Transport-, aktiverings- og ohmske overpotensial. Kort om det elektrokjemiske dobbelsjikt. Demonstrasjon av roterende elektrode og potensiostat.

K. B. Oldham, J. C. Myland, and A. B. Bond, Electrochemical Science and Technology, John Wiley & Sons, Chichester (2012), ISBN 978047071045 (PB). Også tilgjengelig som e-bok og HB.

Forelesninger og øvinger. 2/3 av øvingene kreves godkjent for å få adgang til eksamen. Det kan bli arrangert en ekskursjon for å besøke elektrokjemisk industri.

Total arbeidsbelastning (4F + 2Ø + 6S): 200 timer 

Etter fullført kurs kan studenten

- definere de viktigste komponentene i elektrokjemiske celler og utstyr
- definere og relatere matematisk grunnleggende fysiske og kjemiske begreper knyttet til elektrokjemiske celler
- gjøre rede for fortegnskonvensjoner
- gjøre rede for elektrodepotensialer og deres representasjon i Pourbaix-diagram
- definere og beskrive matematisk prosessene diffusjon, migrasjon og konveksjon
- definere transport-, aktiverings- and ohmsk overpotensial
- beregne overpotensialet for elektron-overføringsreaksjoner med ett elektron der både transport og kinetikk bidrar til totalt overpotensial
- beregne ohmsk overpotensial for makro- and mikroelectroder
- beregne Tafel-helninger og reaksjonsordener for flertrinns elektrokjemiske reaksjoner
- beregne potensialforskjeller over væskekontakter
- beskrive strukturen til det elektrokjemiske dobbelsjikt og definere og beskrive matematisk Helmholz-sjikt og kapasitans.
- gi en oversikt over anvendelser av elektrokjemi i energilagring, biologi, miljø-analyser og -rensing, i produksjon av metaller og andre materialer og i syntese av kjemikalier.



Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(12749)/FieldValuesAsText

Tilbakemeldinger fra referansegruppe og studentene forøvrig antyder opp kurset ble opplevd som gjennomgående godt organisert, og at kvaliteten på undervisningen er høy. (Faglærer ble bla. tildelt prisen «Årets foreleser» av Høiskolens Chemikerforening, delvis begrunnet i undervisningen i TMT4252.) Forelesningene er i stor grad improviserte og med tavle som viktigste verktøy. Begge deler gir fleksibilitet og muligheter med god kontakt med studentene. Oppslutningen om forelesninger og regneøvinger har vært god. Frafallet i kurset er lite. Det er benyttet betydelige ressurser på utvikling av regne-øvingene i 2020.Overgang til forelesninger over nett var av vesentlig lavere kvalitet enn de fysiske pga. tekniske problemer (bortfall av nett, frossen video, etc.) og pga. manglende kontakt med studentene. Eksamensresultatene antyder imidlertid eksistensen av et betydelig potensial for forbedring i kurset. En del av kandidatene er ikke besittelse av de kunnskaper og ferdigheter kurset setter seg som mål å formidle. Hvilke tiltak som bør settes i verk for å rette på dette er imidlertid ikke klart. Faglærer er i kontakt med andre faglærere med hensyn til vurdering av nivå og metoder.

Læringsutbyttet er oppdatert og relevant. Læringsutbyttet er kommunisert til studentene gjennom plan for kurset publisert i Blackboard. Studentenes forkunnskaper i matematikk og fysikk anses å ikke være tilfredsstillende selv om de iflg. læringutbyttebeskrivelsene i de fysikk- og matematikkkursene denne gruppen studenter har gjennomgått tidligere skal være det. Betydelige ressurser går med til å korrigere for dette i TMT4252. Det er lite overlapp med andre kurs.

Læringsatkviteter, nivå, progresjon, relevans: Kurset er basert på selvstudier, regneøvinger, en semesterprøve og forelesninger. Forelesningene søker å gi studentene et best mulig grunnlag for selvstudiene og øvingene. Kurset legger stor vekt på regneferdighet. Regneøvingene regnes av faglærer derfor som den mest sentrale delen av den undervisningen kurset tilbyr, og det er lagt stor vekt på utforming og revisjon av disse. I tillegg regnes det tidligere utarbeidede kompendiet i elektrokjemisk potensial og en del andre notater som viktige mht. definisjon av kursets læringsmål.Alle regneøvinger, semesterprøve, skriftlig materiale og forelesninger tar utgangspunkt i læringstbyttebsekrivelsene. Regneøvinger, semesterprøve, og forelesningene følger en på forhånd oppsatt plan og er nøye avstemt. Et problem med hensyn til progresjon er vanligvis at kursets viktigste del undervises etter alle obligatoriske øvinger er levert. Oppmøte på veiledningstimene til regneøvingene var høyt til å begynne med, men likevel vesentlig mindre enn på forelesningene. Etter at det obligatoriske antallet øvinger var levert av de fleste studentene, dalte på oppmøtet på veiledningstimene til noen få studenter (&lt; 10%).Studentene ble tilbudt en Piazza-side. Denne var opprinnelig lite besøkt, men ble svært aktiv etter at fysisk oppmøte ble umuliggjort. Egeninnsats og motivasjon: Egeninnsatsen blant studentene har vært imponerende høy blant de beste, men ser også ut til å ha vært temmelig varierende. Kurset regnes som vanskelig, og dessverre ser det ut til at for noen studenters vedkommende er holdningen til kurset er preget mer av frykt for eksamen enn motivasjon for å lære. Læringsmiljøet: Læringsmiljø har vært meget godt. Læringsmiljøet er i meget stor grad avgjort av studentenes holdninger. Årets studentgruppe har altså utmerket seg i så henseende.  Oppmøte på forelesningene har vært variabelt pga forelesningstidpunkt og overgangen til forelesninger over nett. Forelesninger sent på dagen (e. kl 16) fører til mindre oppmøte, digitale forelesninger likeså. Forelesningene over nett ble lagret som videoer tilgjengelige for studentene etter forelesningene. Dette antas å ha vært en viktig årsak til det relativt lave oppmøte på forelesningene mot slutten av kurset og derfor også hatt negativ effekt på progresjonen.

Eksamen bestod av oppgaver av varierende vanskelighetsgrad fra alle deler av pensum. Eksamen ble gitt som digital hjemmeksamen. Det ble derfor laget flere varianter av hver oppgave som studentene ble tildelt på slump. Det ble ikke gitt noen flervalgsoppgaver eller tilsvarende. Beregnings-oppgaver og vurderinger/estimat basert på presentasjon av grafisk framstilte sammenhenger (mellom elektrodepotensial og strøm) utgjorde størsteparten av eksamen. Det ble også gitt en matematisk utledning og en kvalitativ oppgave. Eksamenskarakterenes fordeler seg rundt C som tidligere og må anses tilfredsstillende.

Forelesninger og øvinger. 2/3 av øvingene kreves godkjent for å få adgang til eksamen. Det kan bli arrangert en ekskursjon for å besøke elektrokjemisk industri. 

Etter fullført kurs kan studenten

- definere de viktigste komponentene i elektrokjemiske celler og utstyr
- definere og relatere matematisk grunnleggende fysiske og kjemiske begreper knyttet til elektrokjemiske celler
- gjøre rede for fortegnskonvensjoner
- gjøre rede for elektrodepotensialer og deres representasjon i Pourbaix-diagram
- definere og beskrive matematisk prosessene diffusjon, migrasjon og konveksjon
- definere transport-, aktiverings- and ohmsk overpotensial
- beregne overpotensialet for elektron-overføringsreaksjoner med ett elektron der både transport og kinetikk bidrar til totalt overpotensial
- beregne ohmsk overpotensial for makro- and mikroelectroder
- beregne Tafel-helninger og reaksjonsordener for flertrinns elektrokjemiske reaksjoner
- beregne potensialforskjeller over væskekontakter
- beskrive stukturen til det elektrokjemiske dobbelsjikt og definere og beskrive matematisk Helmholz-sjikt og kapasitans.
- gi en oversikt over anvendelser av elektrokjemi i energilagring, biologi, miljø-analyser og -rensing, i produksjon av metaller og andre materialer og i syntese av kjemikalier.



Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(6053)/FieldValuesAsText

Elektrokjemi - TMT4252