可充电锌空气电池(ZABS)被认为是在便携式电子,电动汽车和电化学能源存储技术中最有前途的候选者之一,因为它们的高能量密度,环境友好,低成本和出色的安全性。1特殊的高能量密度归因于图1 A所示的无限氧气量,而能量仅受金属Zn(820 a H kg -1)的限制。然而,实际使用Zn-Air电池会面临几个问题,包括实际容量低,能源效率差和循环稳定性不足。一方面,Zn电极在操作过程中引起了一系列挑战,包括钝化,树突和氢的演化,这导致了较低的Zn利用率和较差的循环稳定性。另一方面,空气电极上的催化剂对氧气的电化学反应的催化活性不足,这直接导致高电势和低能效率(〜60%,排放:〜1.2 V,电荷,电荷:〜2.0 V)。2因此,最近的研究强调了两个关键领域:Zn电极的复杂工程以及用于氧还原反应(ORR)和氧气演化反应(OER)的贵族无金属双功能催化剂的发展。3尽管在小型实验室电池系统中展示了令人鼓舞的结果,但将这些进步转移到广泛的实际应用中带来了重大挑战。
学生学习成果:BME 372 课程学习成果 (CLO) 是 – 应用数学、科学、工程学基础。ABET 学生成果 1 – 能够通过应用工程、科学和数学原理来识别、制定和解决复杂的工程问题。相关 CLO – 1 BME 372 课程学习成果 (CLO) 是 – 设计和开展实验以及分析和解释数据的能力 ABET 学生成果 6 - 开发和开展适当实验、分析和解释数据以及使用工程判断得出结论的能力 相关 CLO – 2 BME 372 课程学习成果 (CLO) 是 – 在多学科团队中发挥作用的能力 ABET 学生成果 5 - 能够在团队中有效运作,其成员共同提供领导力、创建协作和包容的环境、设定目标、计划任务并实现目标 相关 CLO – 4 BME 372 课程学习成果 (CLO) 是 – 识别、制定和解决工程问题的能力 ABET 学生成果 1 - 通过应用工程、科学和数学原理来识别、制定和解决复杂工程问题的能力。相关 CLO – 3 BME 372 课程学习成果 (CLO) 是 – 能够使用工程实践所需的技术、技能和现代工程工具 ABET 学生成果 1 – 能够通过应用工程、科学和数学原理来识别、制定和解决复杂的工程问题。相关 CLO – 3
深层生成模型最近显示了解决复杂工程设计问题的成功,其中模型预测了解决指定为输入的设计要求的解决方案。ever,在对这些模型进行有效设计探索的对齐方面仍然存在挑战。对于许多设计问题,找到满足所有要求的解决方案是不可行的。在这种情况下,启动者更喜欢在这些要求方面获得一组最佳的帕累托最佳选择,但是生成模型的单程抽样可能不会产生有用的帕累托前沿。为了解决这一差距,我们将使用模拟微调生成模型来实现帕累托 - 前设计探索的新框架。首先,该框架采用了针对大型语言模型(LLM)开发的偏好一致性方法,并展示了用于微调工程设计生成模型时的第一个应用。这里的重要区别在于,我们使用模拟器代替人类来提供准确,可扩展的反馈。接下来,我们提出了Epsilon-Smplamping,灵感来自具有经典优化算法的帕托前期生成的Epsilon-约束方法,以使用精细的模型来构建高质量的Pareto前沿。我们的框架(称为e-Simft)被证明比现有的多目标比对方法产生更好的帕累托前沿。
pos是描述学生在从计划毕业后能够知道并能够做到的陈述。这些与学生通过计划获得的技能,知识,分析能力态度和行为有关。NBA已为工程毕业生定义了以下十二个POS。这些与《华盛顿协议》所定义的研究生属性:PO_01:工程知识:应用数学,科学,工程基础知识以及工程专业知识的知识,以解决复杂的工程问题的解决方案。po_02:问题分析:识别,制定,审查研究文献,并分析复杂的工程问题,使用数学,自然科学和工程科学的第一原理,得出实质性结论。po_03:解决方案的设计 /开发:针对满足指定需求的复杂工程问题和设计系统组件或过程的设计解决方案,并适当考虑公共卫生和安全,以及文化,社会和环境考虑。po_04:进行复杂问题的进行调查:使用基于研究的知识和研究方法,包括实验设计,数据的分析和解释,数据的分析和解释以及信息的综合,以为复杂问题提供有效的结论:•无法直接应用知识,理论和技术的直接应用于工程学的问题,而在工程上不适合在典型的典型的书中,该技术不适合在典型的范围内,而不是在典型的典型的书中,而不是典型的典型的书籍。有一个独特的解决方案。例如,可以通过多种方式解决设计问题并导致多种可能的解决方案•需要考虑在问题陈述中未明确给出的适当约束 /要求,例如成本,权力需求,耐用性,产品寿命等。< / div> < / div>•需要在适当的数学框架中定义(建模)
越来越多的问题是由于其对建筑成本和运营安全的影响,在地下隧道开挖期间的关键问题。面临跨越和爆破控制面临的一项关键挑战是在制定各种复杂工程条件方面的指南方面的困难。在这项研究中,使用焦点S 150激光扫描仪进行了一系列的越过和突破的领域测量,在中国的Kaiyang磷酸盐矿山的一条深处进行。根据收集到的点云数据准确分析了道路轮廓周围围绕道路轮廓周围的分布和范围。随后,建立了简化的三维模型,以模拟使用显式动态分析代码LS-DYNA的预压道路的爆炸发掘。的数值和测量结果的比较表明,该模型是模拟爆破发掘引起的过渡和未进行的可靠工具。此后,进一步研究了不可控制的地质因素(例如在原位应力条件下以及可控的爆破因子)的影响,包括轮廓孔间隙(S),电荷浓度(B)和解耦合(F)以及茎的脱钩。模拟结果表明,横向压力系数显着影响了过度和突破的分布模式,而应力幅度则导致了它们的范围。本研究的研究发现对类似的爆炸发掘项目具有重要意义。此外,对模拟发现的比较和场测量数据表明,分别在S = 0.70 m,b = 0.9 kg/m和f = 2.5的情况下获得了超爆破和未突破的最小范围。此外,轮廓蓝螺物被沙子造成的石头造成了较小的道路外围岩石质量的损坏,并增强了爆炸能量的利用率。
课程工作量以 ABCD-E 格式显示,其中: A – 每周讲课小时数 B – 每周辅导小时数 C – 每周实验室小时数 D – 每周项目/作业小时数 E – 每周准备工作小时数 CN5010 化学工程师的数学与计算方法 学分:4 工作量:3-0-0-1-6 先决条件:无 排除:无 交叉列表:无 本课程为研究生和执业工程师提供适用于化学工业的数学和计算方法的坚实基础。本课程涵盖建立化学过程数学模型的技术以及解决派生模型的分析技术。引入现代软件和编程语言以促进复杂工程问题的数值解。讨论了机器学习概念及其在化学工程问题中的潜在应用。 CN5020 高级反应工程 学分:4 工作量:3-0-0-0-7 先决条件:无 排除:无 交叉列表:无 本课程旨在培养学生反应工程的基础知识及其在反应器设计和分析中的应用。反应动力学中的概念和理论应用于单相反应系统的反应器设计。这些扩展到多相反应系统,结合物理速率过程和界面平衡的影响,从而制定反应器设计性能和稳定性分析的程序。本研究生课程面向对反应系统感兴趣的学生。化学动力学和传输现象的背景将有所帮助。 CN5030 高级化学工程热力学 学分:4 工作量:3-0-0-3-4 先决条件:本科物理化学和/或热力学 排除:无 交叉列表:无 本课程的目标是让学生掌握高级热力学基础知识,以便他们可以将其应用于复杂过程的分析和化学工程中的设备设计。本课程将首先回顾热力学的基本定律、基本热力学变量和分子相互作用。接下来是平衡热力学的基础知识、实际气体混合物和实际溶液系统的热力学、平衡和稳定性标准;分子热力学;水性电解质和聚合物溶液的热力学;以及统计热力学的介绍。本课程针对的是具有科学和工程学基础并正在攻读化学工程高级学位的学生。
工程专业毕业生将能够:1. 工程知识:将数学、科学、工程基础和工程专业知识应用于解决复杂的工程问题。2. 问题分析:识别、制定、审查研究文献并分析复杂的工程问题,使用数学、自然科学和工程科学的第一原理得出有根据的结论。3. 解决方案的设计/开发:设计复杂工程问题的解决方案并设计满足特定需求的系统组件或流程,同时适当考虑公共健康和安全以及文化、社会和环境因素。4. 对复杂问题进行调查:使用基于研究的知识和研究方法,包括实验设计、数据分析和解释以及信息综合,以得出有效的结论。5. 现代工具的使用:在了解局限性的情况下,创建、选择和应用适当的技术、资源以及现代工程和 IT 工具(包括预测和建模)来处理复杂的工程活动。 6. 工程师与社会:运用基于背景知识的推理来评估与专业工程实践相关的社会、健康、安全、法律和文化问题以及随之而来的责任。 7. 环境与可持续性:了解专业工程解决方案在社会和环境背景下的影响,并展示可持续发展的知识和需求。 8. 道德:运用道德原则,遵守工程实践的职业道德、责任和规范。 9. 个人和团队合作:作为个人、不同团队的成员或领导者以及在多学科环境中有效地发挥作用。 10. 沟通:就复杂的工程活动与工程界和整个社会进行有效沟通,例如,能够理解和撰写有效的报告和设计文档,进行有效的演示,并给出和接受明确的指示。 11. 项目管理和财务:展示对工程和管理原则的知识和理解,并将其应用于自己的工作、作为团队成员和领导者、管理项目和在多学科环境中工作。 12. 终身学习:认识到在技术变革的最广泛背景下进行独立和终身学习的必要性,并有准备和能力进行独立和终身学习。
2. 科学:应用自然科学原理解决工程问题。 3. 社会科学和人文科学:应用人文和社会科学发展而来的概念和原理指导工程设计。 4. 材料科学:应用材料科学的概念和原理解决土木工程问题。 5. 工程力学:应用固体和流体力学的概念和原理解决工程问题。 6. 实验方法和数据分析:在至少两个技术领域开发和开展土木工程实验,分析和解释实验数据,并运用工程判断得出结论。 7. 批判性思维和解决问题:运用批判性思维制定土木工程问题的有效解决方案。 8. 项目管理:在土木工程实践中应用项目管理的概念和原理。 9. 工程经济学:应用工程经济学概念和原理进行工程决策。 10. 风险和不确定性:应用概率和统计的概念和原理解决与土木工程相关的不确定性和风险。 11. 土木工程领域的广度:应用概念和原则解决至少四个适用于土木工程的技术领域的问题。12. 设计:将工程设计流程应用于多个土木工程技术领域的复杂工程问题。13. 技术深度:应用先进的概念和原则解决工程问题。14. 可持续性:将可持续性原则应用于解决土木工程问题。15. 沟通:以口头、书面和图形格式有效地准备和呈现技术内容给专业和一般受众。16. 领导力:应用领导力概念和原则指导小组的工作。(情感)17. 团队合作:作为团队成员有效运作。(情感)18. 终身学习:使用适当的学习策略,根据需要获取和应用新知识。19. 专业态度:实践与工程实践相关的专业态度。(情感)20. 专业职责:解释与土木工程实践相关的专业期望。 21. 道德责任:分析涉及道德利益冲突的道德困境,以推荐和证明行动方案的合理性。22. 服务:展现作为土木工程师为社区服务的承诺。
项目成果 PO-1 工程知识:将数学、科学、工程基础以及人工智能和数据科学知识应用于解决复杂的工程问题。 PO-2 问题分析:识别、制定、研究文献并分析复杂的工程问题,使用数学、自然科学和工程科学的第一原理得出有根据的结论 PO-3 解决方案的设计/开发:设计复杂工程问题的解决方案并设计满足特定需求的人工智能系统组件或数据科学流程,同时适当考虑公共健康和安全以及文化、社会和环境因素。 PO-4 对复杂问题进行调查:使用基于研究的知识和研究方法,包括实验设计、数据分析和解释以及信息综合,以提供有效的结论。 PO-5 现代工具的使用:在了解局限性的情况下,创建、选择和应用适当的技术、资源和现代工程和 IT 工具(包括预测和建模)应用于复杂的人工智能和数据科学活动。 PO-6 工程师与社会:运用基于背景知识的推理来评估与专业工程实践相关的社会、健康、安全、法律和文化问题以及随之而来的责任。 PO-7 环境与可持续性:了解专业工程解决方案在社会和环境背景下的影响,并展示可持续发展的认知和需求。 PO-8 道德:运用道德原则并遵守工程实践的职业道德和责任以及规范。 PO-9 个人和团队合作:作为个人、不同团队的成员或领导者以及在多学科环境中有效地发挥作用。 PO-10 沟通:就复杂的工程活动与工程界和整个社会进行有效沟通,例如,能够理解和撰写有效的报告和设计文档,进行有效的演示,并给出和接受明确的指示。 PO-11 项目管理和财务:展示对工程和管理原则的知识和理解,并将其应用于自己的工作、作为团队成员和领导者、管理项目和在多学科环境中工作。 PO-12 终身学习:认识到在技术变革的最广泛背景下进行独立和终身学习的必要性,并有准备和能力进行独立和终身学习。
在以下模块描述中,模块的工作量以 ABCD-E 格式显示,其中: A – 每周讲课小时数 B – 每周辅导小时数 C – 每周实验室小时数 D – 每周项目/作业小时数 E – 每周准备工作小时数 CN5010 化学工程师的数学与计算方法 模块学分:4 工作量:3-0-0-1-6 先决条件:无 排除:无 交叉列表:无 该模块为研究生和执业工程师提供了适用于化学工业的数学和计算方法的坚实基础。该模块涵盖了制定化学过程数学模型的技术和解决派生模型的分析技术。引入现代软件和编程语言以促进复杂工程问题的数值解。讨论了机器学习概念及其在化学工程问题中的潜在应用。 CN5020 高级反应工程模块 学分:4 工作量:3-0-0-0-7 先决条件:无 排除:无 交叉列表:无 该模块旨在培养学生反应工程的基础知识及其在反应器设计和分析中的应用。反应动力学中的概念和理论应用于单相反应系统的反应器设计。这些扩展到多相反应系统,结合物理速率过程和界面平衡的影响,从而制定反应器设计性能和稳定性分析的程序。该研究生模块针对对反应系统感兴趣的学生。化学动力学和传输现象的背景将是有益的。 CN5030 高级化学工程热力学模块学分:4 工作量:3-0-0-3-4 先决条件:本科物理化学和/或热力学排除:无交叉列表:无目标是让学生掌握高级热力学基础知识,以便他们可以将其应用于复杂过程的分析和化学工程中的设备设计。该模块将首先回顾热力学的基本定律、基本热力学变量和分子相互作用。接下来是平衡热力学的基础知识、实际气体混合物和实际溶液系统的热力学、平衡和稳定性的标准;分子热力学;水性电解质和聚合物溶液的热力学;以及统计热力学的介绍。这针对的是具有科学和工程基础并正在攻读化学工程高级学位的学生。