様々な工業技術、特に表面処理、機能性薄膜材料合成、センサーデバイス、蓄電池、燃料電池、太陽電池などの基礎となる電気化学について、その理論と測定法について習得し、最先端分野において電気化学がどの様に活かされているのかについて知識を深めることがこの講義の目標である。

電気化学は様々な工業分野と関連し、工業的生産技術として活用されている。また、近年その重要性が増しているスーパーキャパシタ、二次電池、燃料電池などは、電気化学的原理を利用したエネルギー貯蔵・変換デバイスに他ならない。さらには、電気化学的原理を利用したガスセンサ、バイオセンサなども、安全安心社会に貢献し、その発展が期待される分野である。電気化学は、伝統的には無機工業化学の分野として発展してきたが、近年では有機材料や、無機有機ハイブリッド材料などとの関連も深い。
上記の重要性にも関わらず、学部教育においては電気化学を十分に勉強する機会は少ない場合が多い。一つ一つ順を追って学習すればさして難しいわけでもないのに、基礎を学ばずに「便利な手段の一つ」の様にして電気化学的な手法を実験等で扱っている人は、とんでも無い誤解をしたままの状態に陥っているケースが多い。大切なのは、電解液中でのイオンの振る舞い、電極／電解液界面の構造と電子移動の現象、電解液沖合いから電極表面への物質移動について、具体的なイメージがつかめているかどうかであり、数学的な取扱いは必要になった時に学び、実践するのでも十分である。この講義では、こうした「電気化学系の具体的イメージ」を定性的に把握する基礎を最優先課題とし、実際の電気化学計測がどの様な時に有効で、何を定量するために役立つのか、を自分自身で判断できる能力を身に着けて

電気化学、物理化学、無機工業化学、クリーンエネルギーデバイス、薄膜、半導体

講義はパワーポイントを用いて行う。講義資料の抜粋を研究室のウェブページに掲載するので、各自ダウンロード、プリントして講義に臨むこと。授業の合間に理解を深めるための小テスト等を行うので、電卓を持参すること。テキストは指定しないが、参考書として挙げる電気化学の教科書を購入して、学習することを推奨する。

第1週 授業の進め方の説明、電気化学への招待
第2週 水の電気分解、支持電解質、電気二重層
第3週 平衡電位と電池の起電力
第4週 過電圧と電荷移動速度の関係
第5週 電極の活性と電極触媒
第6週 物質輸送律速反応
第7週 サイクリックボルタンメトリー
第8週 回転ディスク電極を用いた電気化学分析
第9週 コーテッキー・レビッチ解析の実習
第10週 電解メッキ
第11週 光電気化学
第12週 色素増感太陽電池
第13週 蓄電デバイス
第14週 エネルギーと電気化学
第15週 期末テストと解説

授業は一回でも休むと恐らくついていけなくなるので、毎回出席、真剣に取り組むことが求められます。小テストの問題が分からない人は、理解が追い付いていない状況なので、即座に自分自身でリカバーする必要があります。授業中に質問の時間を設けますから、その時に質問する様にしましょう。受け身な受講態度で、施しを待っていると確実に置いて行かれます。当事者意識、主体性を持って授業に取り組んで下さい。電気化学を絶対にマスターしたいという人向けです。あまり興味が無い人、他の事を優先したいと思っている人には受講をお勧めしません。

電気化学の実験をする機会のある人は、是非授業と平行して実験をしてみることがおすすめです。想像力豊かな人は、講義だけでも十分にイメージをつかめるはずですが、実験をやってみると理論と実際がちゃんと結びついていることが分かります。理解を補うのに演習問題を解いてみるのは有効ですが、ひたすら解法のテクニックを磨いてもあまり役に立ちません。数式や定数も、忘れたら教科書を開けばいいので、求めている物理量に何の意味があるのか、どうしてその値をその測定から決めることが出来るのか、という定性的な理解を確実なものにすることを優先してください。逆にそれが果たせていない場合は、あまり役に立っていないので、受講を見直すことをお勧めします。

小テストの成績、受講態度、講義中に行う質疑応答、期末テストの成績を総合的に評価し、電気化学系に対する正しいイメージを獲得出来たと判断される者を合格とする。

小テスト30点、受講態度と講義中に行う質疑応答が20点、期末テストが50点の計100点で60点以上の者を合格とする。

参考書
「電気化学」 渡辺 正、金村聖志、益田秀樹、渡辺正義［著］ 丸善
「電子移動の化学－電気化学入門」 渡辺 正、中林誠一郎［著］ 朝倉書店
「実力がつく電気化学 基礎と応用」 逢坂哲彌［編著］、直井勝彦、門間聰之［著］ 朝倉書店
「電気化学 基礎と応用」 K.B. Oldham, J.C. Myland, A.M. Bond[著] 大坂武男、岡島武義、松本 太、北村房男[訳] 東京化学同人
「エッセンシャル電気化学」 玉虫怜太、高橋勝緒[著] 東京化学同人
"Electrochemical Methods Fundamentals and Applications, 2nd Edition", A.J. Bard, L.R. Faulkner, Wiley
"Electrode Dynamics", A.C. Fisher, Oxford Science Publications

この講義では、すぐに忘れてしまう「ついでの知識」としての電気化学は相手にしません。なので新しいトッピックスの紹介などよりも、基礎をみっちりやることを優先します。「本気で使える電気化学」が目標ですから、その意味でのAdvanced Electrochemistryであって、先端技術の紹介という意味ではないということを理解してください。すなわち、本気で電気化学を勉強したい、電気化学を活かした研究をやってみたい、と思っている人に向いています。そのためには、講義の時間の1分1秒も無駄にせず、全力集中で受講して下さい。

質問は極力授業時間中にしましょう。その方がほかの受講者にも役立ちます。個別に質問したい人は、個別にアポを取って下さい。