项目经过建设已顺利完成预期目标。将大规模制氢中试系统的虚拟仿真实验与现有实验室已开设的新能源实验-Bunsen基础液相分层特性实验有机结合,互为补充、线上线下、虚实结合,将理论知识与实践能力相统一,完善课程教学方式,充分提高课程教学效果,从而构建一个能动领域多学科交叉、多目标化、多层次实验教学模式。具体教学目标如下:
(1) 通过该实验项目的实施,使学生初步了解各种制氢技术的背景、国内外研究现状和技术前沿,尤其对硫碘热化学循环制氢原理,整个工艺流程有更深入了解。同时,针对三个主反应的进程、化学反应、分解反应的影响条件、副反应的生成与抑制等有直观的概念。
(2) 通过硫碘热化学循环制氢中试系统参观,全面了解中试系统的全局及子系统细节,掌握制氢各系统内部的结构、工作原理。
(3) 通过仿真硫碘制氢中试系统的主要设备(Bunsen预混罐、Bunsen反应罐、液液分离罐、HIx纯化塔、储液缓冲罐、HIx精馏塔、HI分解反应器、硫酸相纯化塔、硫酸闪蒸器、硫酸分解反应器、蠕动泵、计量泵、电磁阀等)的装配与拆解,强化学生对主要设备的认识与理解,同时提高学生动手实践能力,巩固和强化基础理论知识。
(4) 通过硫碘热化学循环制氢中试仿真系统(DCS)的学习,调整制氢各系统、各设备的参数设置,掌握设备参数变化与运行状况之间的关系,通过参数寻优达到系统的最优化配置。
(5) 通过TBL任务性实验或案例项目,培养学生综合运用基本理论知识分析问题、解决问题的能力,通过对各个反应段的温度、各反应器的单一模块化运行、启动、调整;各反应器的串联、耦合连接、最优工况的优化调试等控制操作,掌握稳定连续运行的经验。
(6) 通过创新性实验教学,培养学生创新意识和解决制氢等相关的复杂工程问题的能力。
(7) 通过工程安全教育教学,培养学生遇到高温高压、腐蚀性等危险性环境的应变处置能力,提供正确的故障和事故现象,以培养学生正确初步建立判断意识,处理各种故障的应急能力。
(8) 实现虚实结合,针对新能源专业本科开设的实验室小型规模硫碘制氢实验,结合基于青山湖能源研究基地已建成的5m3/h制氢中试系统所开发的中试仿真模拟系统,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,利用仿真试验可以实现对实际工业条件下大型制氢系统的全面掌握,弥补小型实验室的单一分割性试验的不足,学生在虚拟环境与真实实验系统中开展实验,创建了真实实验与虚拟仿真实验的深度融合的教学环境,拓展了实践领域,丰富教学内容,为学生综合设计和创新能力的培养奠定了坚实的基础。
朱燕群,高级实验师,担任浙江大学能源与环境实验室副主任、青山湖能源研究基地副主任,主持《能源与环境实验》(省一流课程,排1)、《新能源实验》、《氢能》和校级一流课程(仿真实验)2门,年均教学量234学时。
1.承担实验教改21项(省部级9项,部级优秀项目2项,校级8项)。
2.主编教材获省级优秀教材及中国电力协会专业精品教材,《低碳能源利用实验》教材已立项在编;
3.自制实验教学设备12套,3套获校级设备成果奖,推广至多所高校。
4.在全国能源动力类教学改革研讨会做主题报告等4次,教育部产学合作协同育人优秀项目案例(全国入围124项)邀请报告1次;
5.在《高等工程教育研究》、《实验室研究与探索》等发表论文20篇,大会优秀论文1篇;
此外,获浙江省教学成果一等奖、浙大首届实验技术专项教师教学创新大赛二等奖,发明专利9项,实用新型8项,软著3项,指导全国节能减排竞赛一等奖1次,主持国家重点研发子课题1项,出版专著1本,获国家科技进步二等奖、省先进个人、校级先进工作者等。
王智化教授
国家杰青获得者,能源高效清洁利用全国重点实验室副主任,《氢能》课程负责人;
何勇教授
浙江省杰青、中国动力工程学会青年科技奖获得者,主持省级虚拟仿真实验和省级课程思政教学研究项目各1项,获批浙江大学校级一流本科课程(仿真实验)1门;
翁武斌研究员
新百人计划研究员,国家级青年人才,瑞典隆德大学理学博士;
吴昂键副教授
硕士生导师,第一届循环经济科技创新青年优秀贡献奖,指导国家/省部级科技竞赛获一等奖5次。