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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 エネルギー変換反応論

エネルギー変換反応論

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科目ナンバリング
  • G-ENG13 7H201 LJ61
  • G-ENG13 7H201 LJ60
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 1.5 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 金2
教員
  • 江口 浩一(工学研究科 教授)
  • 陰山 洋(工学研究科 教授)
  • 安部 武志(地球環境学舎 教授)
  • 阿部 竜(工学研究科 教授)
授業の概要・目的 【エネルギー変換と環境材料】
近年の火力発電における効率の向上や新エネルギーとしての燃料電池の効率について紹介する.さ らに,再生可能エネルギーや水素を利用する,資源循環型社会における材料や化学反応のかかわりについ て,3回の講義で概説する

【エネルギー変換と炭素材料】
近年,環境負荷低減のため太陽光や風力など自然エネルギーを貯蔵し,電力の安定供給をはかる研究開発が盛んである.その蓄電デバイスとしては二次電池,電気二重層キャパシタが注目を集めている.これらの電気化学デバイスでは炭素材料が電極材料,導電助剤として中心的な役割を果たしている.本講義では,二次電池,電気二重層キャパシタなど蓄電デバイスについて概説し,それらのデバイス内での炭素材料の役割について述べる.

【新エネルギー変換と電気・磁気材料】
地球温暖化とエネルギー資源の枯渇の観点から,高効率の発電やエネルギー変換,輸送が頻繁にメディアでも取り上げられている.電気抵抗によるエネルギー損失がゼロである超電導体について,その原理と特徴について固体構造化学,無機材料化学,固体物性学の見地から,最先端の研究を交えながら3回の講義で概説する.

【半導体による光エネルギー変換】
無尽蔵ともいえる太陽光のエネルギーを利用して、水から水素を製造する、あるいは二酸化炭素を還元資源化する、いわゆる「人工光合成」の研究が世界中で活発に行われている。本講義では、半導体の基礎を学び、これを基にして半導体を用いた各種の光エネルギー変換反応を理解するとともに、その最新研究動向を概説する。
到達目標 【エネルギー変換と環境材料】
エネルギー変換と環境問題を学ぶ.

【エネルギー変換と炭素材料】
二次電池,電気二重層キャパシタなどの蓄電機構を理解し,その中でどのような炭素材料が使用されているか,および,炭素材料が関与する蓄電反応を学ぶ.

【新エネルギー変換と電気・磁気材料】
超電導体の基本的な特性を理解する.
結晶構造と特性の関連について学ぶ.
現代のエネルギー変換システムの課題を学ぶ.

【半導体による光エネルギー変換】
半導体の基本的な特性を理解する.
半導体を光電極または光触媒として用いる光ー化学エネルギー変換について学ぶ.
授業計画と内容 エネルギー変換の効率(1回)
・熱機関・燃料電池の効率
・高温型燃料電池

水素製造と新しい燃料(1回)
・燃料としての水素の製造と燃料変換

再生可能エネルギーとエネルギーキャリア(1回)
・再生可能エネルギーの利用のためのエネルギーキャリア

炭素材料概説(1回)
・炭素材料の種類
・炭素材料の合成と構造
・炭素材料の評価法

二次電池と炭素材料(1回)
・電池におけるエネルギー変換・貯蔵
・鉛蓄電池と炭素材料
・ニッケル水素蓄電池と炭素材料

電気二重層キャパシタと炭素材料(1回)
・電気二重層キャパシタにおけるエネルギー貯蔵
・炭素材料の役割
・ハイブリッドキャパシタと炭素材料

超電導の基礎科学(1)(1回)
・超電導の特徴
・BCS理論と実験との比較

超電導の基礎科学(2)(1回)
・銅酸化物の構造と物性
・高温超電導の発現機構について
・エネルギー変換材料としての現状と課題

超電導の基礎科学(3)(1回)
・異方的な超電導の特徴
・有機物,フラーレン、鉄砒素

半導体による光エネルギー変換(1)(1回)
・半導体におけるバンド形成
・半導体における状態密度とキャリア分布

半導体による光エネルギー変換(2)(1回)
・p-n接合
・半導体の光電気化学

半導体による光エネルギー変換(3)(1回)
・半導体光電極を用いる光エネルギー変換
・光触媒系を用いる光エネルギー変換
・最新の研究動向
成績評価の方法・観点 出席率(20%)と筆記試験(80%)を総合して各分担講義の成績を評価し、4名の評点の平均点をもとに,4段階(優:100-80点/良:79-70点/可:69-60点/不可:60点未満)本講義課目の最終的な評価とする.
履修要件 【エネルギー変換と環境材料】
工業化学科4回生配当の「電気化学」や「無機固体化学」を履修しておくことが望ましい.

【エネルギー変換と炭素材料】
工業化学科4回生配当の「電気化学」や「無機固体化学」を履修しておくことが望ましい.

【新エネルギー変換と電気・磁気材料】
工業化学科4回生配当の「無機固体化学」を履修しておくことが望ましい.
授業外学習(予習・復習)等 必要に応じて連絡する。
教科書
  • 教科書を使用せず,講義内容に沿った資料を配布する.
参考書等
  • 特に指定しない. 【エネルギー変換と環境材料】【エネルギー変換と炭素材料】 必要があれば,J. Power Sources、 Solid State Ionics などに多数の原著論文が報告されているので,参考にすること.