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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部分子素材工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 3年次
選択・必修 選択必修
授業科目名 電気材料化学
でんきざいりょうかがく
Electrochemical Materials Science
単位数 2 単位
他学部・他研究科からの受講
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

後期

開講時間 月曜日 3, 4時限
開講場所

担当教員 今西 誠之(工学部分子素材工学科)

IMANISHI, Nobuyuki

学習の目的と方法

授業の概要 電気化学は電気を帯びた粒子であるイオンの化学的な振る舞いを理解する学問分野であるが、特殊なものではなく学術面・応用面を限らないごく普遍的な現象である。電気化学反応は化学反応の一種で熱力学や反応速度論が重要であることはいうまでもないが、それ以外に材料科学や界面化学などと密接に関わる総合的学問領域といえる。その理解は実際に目に見える化学反応の理解に直接つながるものである。また反応によって化学と電気エネルギーの相互変換が行われるので様々な応用が生み出されている。関連する材料科学的な側面についても学習する。
学習の目的 基本的な学習の項目として、電気化学デバイスの「電圧」と「電流」を正しく理解することを最大の目的とする。電圧は化学反応における熱力学を基礎とし、電流は同じく反応速度論を基礎とする。これら物理化学の主要項目が電圧や電流の描写にどのように利用されているのか、電気化学が発展してきた流れを学習する。さらに、反応場である界面の構造を理解すること、材料がデバイスへ応用される場合の課題などを学ぶ。
学習の到達目標 材料の行う化学反応の一種である電気化学反応を熱力学と速度論の両面で理解できるようになることが必要である。それぞれ基本的な式にNernstの式とButler-Volmer式があり、これらが使えるようになること。
材料科学の基礎的理解を得ること。固体化学という名前は目新しいかも知れないが、材料科学に含まれる重要な分野である。それらを、まとまった体系として身につけておくことは、工学部の出身者としていずれ役立つものと思われる。
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  •  モチベーション
  •  主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  •  専門知識・技術
  •  論理的思考力
  •  課題探求力
  •  問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  •  感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義

授業の特徴

教科書 使用しない
参考書 現代電気化学(田村英雄・松田好晴共著、培風館)
成績評価方法と基準 出席7割以上原則とし、定期試験100%で評価する。
オフィスアワー 月曜日~金曜日18:00以降。場所:総合研究棟I、2階206号室
受講要件
予め履修が望ましい科目 無機化学AB、 物理化学ABC
発展科目
授業改善への工夫 学生の授業評価アンケートに基づき改善する。
その他

授業計画

キーワード 電池、電気分解、電極、電解質、電池材料
Key Word(s) battery, electrolysis, electrode, electrolyte, battery material
学習内容 第1回 導入教育
 電気化学の定義と技術用語の説明
第2回 電池の起電力と電極電位Ⅰ
 電極電位と物質の静電ポテンシャルについて概説する。
第3回 電池の起電力と電極電位Ⅱ
 電気化学を熱力学的観点から解釈する.Nernstの式の学習。
第4回 電池の起電力と電極電位Ⅲ
 電極・電解質界面構造について学習する。
第5回 電池の電解液
 水溶液の電位窓について学習する。
第6回 濃淡電池と液間電位
 濃淡電池の機構について学習する。
第7回 電極反応速度論Ⅰ
 反応速度から説き起こして電極反応速度を表すバトラー・フォルマーの式を導く。
第8回 電極反応速度論Ⅱ
 バトラー・フォルマー式から導かれるいくつかの近似式について学習する。
第9回 電極反応速度論Ⅲ
 物質移動過程が律速段階となる場合の電極電位の変化を導く。
第10回 電解質論
 電解質の導電率について学習する。
第11回
 輸率の概念について学習する。
第12回 一次電池と燃料電池Ⅰ
 一次電池と使用される材料について学習する。
第13回 一次電池と燃料電池Ⅱ
 燃料電池と使用される材料について学習する。
第14回 二次電池
 二次電池と使用される材料について学習する。
第15回 まとめ
学習課題(予習・復習)
ナンバリングコード(試行) EN-INAN-3

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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