Course Syllabus

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D1 - CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Descrivere i processi di trasporto ionico in soluzione e in semplici sistemi allo stato solido

2 Descrivere i principi base della conduttimetria in soluzione
3 Descrivere i principi base della elettrochimica in soluzione

D2 - CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Determinare le proprietà di trasporto ionico in semplici sistemi
2 Utilizzare le leggi di Fick
3 Comprendere e utilizzare le equazioni di Nernst e di Butler-Volmer
4 Comprendere e utilizzare i concetti di migrazione e diffusione,

D3 - AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Scegliere le tecniche più utili per l'analisi delle proprietà di trasporto in soluzione e in semplici sistemi allo stato solido

2 Applicare i concetti di conduttimetria ed elettrochimica allo studio di dispositivi di interesse tecnologico.

D4- ABILITA' COMUNICATIVE
Saper descrivere in forma scritta in modo chiaro e sintetico ed esporre oralmente con proprietà di linguaggio gli
obiettivi, il procedimento ed i risultati delle elaborazioni effettuate.

D5 - CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Risultati attesi:
1 Raccogliere e comprendere le nuove informazioni utili per razionalizzare le proprietà di trasporto ed elettrochimiche
2 Raccogliere e comprendere le informazioni circa l'evoluzione tecnologica di dispositivi elettrochimici di interesse tecnologico, come batterie e celle a combustibile.

Chimica fisica delle soluzioni elettrolitiche: interazioni ione/solvente, ione/ione, proprietaà di trasporto.

Elettrodica: termodinamica elettrochimica e cinetica elettrochimica

Applicazioni a dispositivi elettrochimici.

Introduzione, sviluppo storico e ruolo dell’elettrochimica nella scienza moderna.

2. La chimica fisica delle soluzioni elettrolitiche:

a) solvatazione

b) interazioni ione ione e teoria di Debye Huckel

c) trasporto ionico in soluzione: diffusione e migrazione, conducibilità

3. potenziale d'elettrodo: potenziale Volta, di superficie e Galvani, potenziale elettrochimico, teoria del doppio strato elettrico; termodinamica elettrochimica e legge di Nernst, semielementi galvanici;

4. squilibrio di elettrodo sotto corrente:

a) sovratensione di trasferimento di carica, corrente di scambio, coefficiente di trasferimento di carica, equazione di Butler Volmer, casi limite e legge di Tafel,

b) sovratensione di diffusione e corrente limite,

c) altri tipi di sovratensione.

Matematica e fisica di base. Termodinamica e cinetica chimica di base.

14 lezioni da 2 ore in presenza, Didattica Erogativa

Dispense del docente

Bockris Reddy, Modern Electrochemistry 1 – Ionics (second edition)

Bockris Reddy Gamboa-Aldeco, Modern Electrochemistry 2A – Fundamental of Electrodics (second edition)

Bard Faulkner: Electrochemical Methods, Fundamental and Applications (2° Edition)

primo semestre

  1. non sono presenti prove in itinere;

  2. La verifica dell'apprendimento dei risultati previsti dai descrittori D1-D5 viene effettuata mediante un colloquio, durante il quale vengono poste allo studente almeno due domande su diverse parti del programma (conduttimetria, elettrochimica). Il colloquio, oltre ad accertare l'acquisizione di conoscenze e competenze disciplinari, tenderà a verificare le capacità di analisi critica, l’autonomia di giudizio e le capacità espositive dello studente;

  3. La votazione finale, che si riferisce al solo colloquio, viene graduata secondo il criterio seguente:
    18-20: preparazione su un numero ridotto di argomenti presenti nel programma del corso, con capacità di trattazione e analisi limitate che emergono solo a seguito dell’aiuto e delle domande del docente; competenza espositiva e lessico non sempre corretti, capacità di elaborazione critica limitata;
    21-23: preparazione su una parte degli argomenti presenti nel programma del corso, capacità di analisi autonoma solo su questioni puramente pratiche ed esecutive, uso di un lessico corretto anche se non del tutto accurato e chiaro e di una capacità espositiva a tratti incerta;
    24-27: preparazione su un numero ampio di argomenti trattati nel programma del corso, capacità di svolgere in modo autonomo l’argomentazione e l’analisi critica, capacità di applicazione delle conoscenze ai contesti e collegamento dei temi a casi concreti, uso di un lessico corretto e competenza nell’uso del linguaggio disciplinare;
    28 – 30: preparazione completa sugli argomenti in programma d’esame, capacità personale di trattazione autonoma e di analisi critica dei temi, capacità di riflessione e di collegamento dei temi a casi concreti e a diversi contesti, capacità di pensiero critico e autonomo, padronanza del lessico disciplinare e di una capacità espositiva rigorosa e articolata, capacità di argomentazione e riflessione, capacità di collegamenti ad altre discipline;
    30L: preparazione completa ed esaustiva sugli argomenti in programma d’esame, capacità personale di trattazione autonoma e di analisi critica dei temi, capacità di riflessione e autoriflessione e di collegamento dei temi a casi concreti e a diversi contesti, ottima capacità di pensiero critico e autonomo, piena padronanza del lessico disciplinare e di una capacità espositiva rigorosa e articolata, capacità di argomentazione, riflessione e di autoriflessione, capacità di collegamenti ad altre discipline.

su appuntamento

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE | CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI | LOTTA CONTRO IL CAMBIAMENTO CLIMATICO
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D1 - KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING ABILITY
At the end of this formative activity, the student will have to demonstrate to be able to:
1 Describe the ionic transport processes in solution and in simple solid state systems
2 Describe the basic principles of conductivity in solution
3 Describe the basic principles of electrochemistry in solution

D2 - ABILITY TO APPLY KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
At the end of this formative activity, the student will have to demonstrate to be able to:
1 Determine the ionic transport properties in simple systems
2 Use the laws of Fick
3 Understand and use the Nernst and Butler-Volmer equations
4 Understand and use the concepts of migration and diffusion.

D3 - AUTONOMY OF JUDGMENT
At the end of this formative activity, the student will have to demonstrate to be able to:
1 Choose the most useful techniques for the analysis of transport properties in solution and in simple state solid systems

2 Apply the concepts of conductivity and electrochemistry to the study of devices of technological interest

D4 - COMMUNICATION SKILLS
Knowing how to describe in a clear and concise written form, and to present orally the objectives, the procedure and the results of the processes carried out.

D5 - LEARNING SKILLS
Expected results:
1 Collect and understand new information useful for rationalizing transport and electrochemical properties

2 Collect and understand information about the technological evolution of electrochemical devices of technological interest, such as batteries and fuel cells.

Ionic conductors: ion-solvent interaction, ion-ion interaction and transport properties.

Fundamentals of Electrodics: electrochemical thermodynamics and kinetics.

Applications to electrochemical devices.

Fundamental aspects, development and the relation of electrochemistry to other science. Ionic conductors: ion-solvent interaction, ion-ion interaction and Debye-Hückel theory; diffusion, migration and conductivity; solid state electrolytes. Fundamentals of Electrodics: electrochemical potential, double-layer theories and adsorption phenomena; electrochemical thermodynamics and Nernst low, electrode types; electron transfer at the interface and overpotential, charge transfer overpotential, exchange current, symmetry factor, Butler Volmer equation and Tafel low, diffusion overpotential and limiting current, other kinds of overpotential.

Electrochemical applications.

Standard physics and mathematics knowledge. Basic chemical thermodynamics and kinetics.

14 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics

Slides

Bockris Reddy, Modern Electrochemistry 1 – Ionics (second edition)

Bockris Reddy Gamboa-Aldeco, Modern Electrochemistry 2A – Fundamental of Electrodics (second edition)

Bard Faulkner: Electrochemical Methods, Fundamental and Applications (2° Edition)

first semester

  1. there are no ongoing tests;

  2. Verification of the learning of the results expected from the D1-D5 descriptors is carried out through an interview, during which the student is asked at least two questions on different parts of the program (conductimetry, electrochemistry). The interview, in addition to ascertaining the acquisition of disciplinary knowledge and skills, will tend to verify the student's critical analysis skills, independent judgment and expository skills;

  3. The final grade, which refers only to the interview, is graded according to the following criterion:
    18-20: preparation on a limited number of topics present in the course program, with limited discussion and analysis skills that emerge only following the help and questions of the teacher; expository skills and vocabulary not always correct, limited critical processing skills;
    21-23: preparation on some of the topics in the course program, ability to independently analyze only purely practical and executive issues, use of correct vocabulary even if not entirely accurate and clear and an at times uncertain expository ability;
    24-27: preparation on a large number of topics covered in the course program, ability to independently carry out argumentation and critical analysis, ability to apply knowledge to contexts and connect themes to concrete cases, use of correct vocabulary and competence in the use of disciplinary language;
    28 – 30: complete preparation on the topics in the exam program, personal ability to independently discuss and critically analyze topics, ability to reflect and connect themes to concrete cases and different contexts, ability to think critically and independently, mastery of disciplinary vocabulary and a rigorous and articulated expository ability, ability to argue and reflect, ability to connect to other disciplines;
    30L: complete and exhaustive preparation on the topics in the exam program, personal ability to deal autonomously and critically analyze the topics, ability to reflect and self-reflect and to connect the topics to concrete cases and different contexts, excellent ability to think critically and autonomously, full mastery of the disciplinary vocabulary and a rigorous and articulated ability to present, ability to argue, reflect and self-reflect, ability to connect to other disciplines.

By appointment

QUALITY EDUCATION | AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY | SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES | CLIMATE ACTION
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Key information

Field of research
CHIM/02
ECTS
4
Term
First semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
28
Degree Course Type
Degree Course
Language
Italian

Staff

    Teacher

  • Piercarlo Mustarelli
    Piercarlo Mustarelli

Students' opinion

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Bibliography

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Enrolment methods

Manual enrolments
Self enrolment (Student)

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION - Ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all
AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY - Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all
SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES - Make cities and human settlements inclusive, safe, resilient and sustainable
CLIMATE ACTION - Take urgent action to combat climate change and its impacts