エネルギー化学
 electrochemistry
 担当教員:立花 和宏(TACHIBANA Kazuhiro),仁科 辰夫(NISHINA Tatsuo)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)物質化学工学分野
 開講学年:3年,4年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:バイオ・化学工学科  科目区分:専門教育科目 
【授業の目的】
工学の深い専門知を身につけるため、電気化学における基本的な概念と工業的応用の理解を深めることを目的とする。

【授業の到達目標】
(1)エネルギー化学プロセスを応用した産業や工業製品について述べることができる。【知識・理解】
(2)電池式やエネルギーの出入りを伴う化学反応式を記述できる。【知識・理解】
(3)電解槽や蓄電デバイスの駆動や評価ための電気回路が記述できる。【知識・理解】
(4)電極電位、槽電圧、通電電流といった電気化学的な量が測定できる。【技能】
(5)エネルギー化学プロセスに関わるエネルギーや効率を計算できる。【技能】
(6)エネルギーの視点から環境に配慮でき、持続可能な社会に寄与できる。【態度・習慣】

【授業概要(キーワード)】
電気化学、電池の起電力、ファラデーの電気分解の法則、分解電圧、工業電解、参照電極、電池式、エレクトロニクス、サイクリックボルタンメトリー、交流インピーダンス法、電池、表面処理、エネルギー変換・貯蔵、電極反応、工業物理化学、電子工学、機械工学、メディエーター、電気泳動、センサー、ガラス電極

【科目の位置付け】
この授業は、エネルギー・環境・資源の問題について化学と工学の観点から、論理的に分析し、解決策を提案する力を身につけるものである(化学・バイオ工学教育プログラムのディプロマ・ポリシー) なお、本授業を受講する前に、化学実験Ⅰの電気科学分野の実験分野の基礎知識となる。

【授業計画】
・授業の方法
授業時間内は、テキストからトピックを選び講義する。授業時間外は、電気化学に関連した啓発活動をして報告書にまとめる。
・日程
(1) ガイダンス/量と単位-自然界を測るものさし-
(2) エネルギーと生活-動力と電力-
(3) 材料の電気伝導-化学結合の種類-
(4) 電気と化学―電池と豆電球のつなぎ方と電流・電圧の測り方―
(5) セルの組立―電池式の書き方と電極の呼び方―
(6) 電気分解とファラデーの法則―銅クーロメーターと電気めっき―
(7) 電池の起電力―銀塩化銀電極とネルンストの式―
(8) 工業電解と分解電圧―電力効率とターフェルの式―
(9)  測定法-サイクリックボルタンメトリーと交流インピーダンス法-
(10) 工業製品への応用―センサー、pH電極、参照電極-
(11) 工業製品への応用―アルマイトと不動態-
(12) 工業製品への応用―エッチングと腐食―
(13) 工業製品への応用―電池とエネルギー-
(14) 工業製品への応用―バイオと光-
(15) 工業製品への応用―ディスプレイとエレクトロニクス―/単位認定申請書の提出

【学習の方法】
・受講のあり方
授業時間内に選ばれたトピックについて、ネットを活用し、討議し、WebClassに課題を提出すること。
・授業時間外学習へのアドバイス
現代社会への関心を育むため、授業時間外を使ってできるだけ地域・家族へ向けた啓発活動への報告書、 SNS等を活用したネットでの啓発活動の報告書、工場見学報告書、 ヒヤリハット報告書、を作成し、報告書をWebClassに提出すること。

【成績の評価】
・基準
(1)電池、工業電解、表面処理などのエネルギー化学のトピックについて、10分間で200字程度に記述できることを合格の基準とする。
(2)継続的に電気化学やエネルギーに関連する科学技術の調査し、啓発活動を通じて得られた知識を社会と産業の発展に寄与できることを合格の基準とする。
・方法
山形大学学部規則 第34条 に基づき平常と報告書によって成績を評価する。 ここで平常とは、授業時間内のWebClassへの提出物と意見発表、実技実演を指す。報告書とは、本授業で課された授業時間外の啓発活動に関するWebClassへの提出物を指す。予習報告書の締め切りは、授業開始後一週間とし、そのほかの報告書の最終締め切りは、15週目の授業終了の一週間後とする。 上限を100点満点とし、平常点(各回最大4点×15回)+報告書(各最大10点×提出件数)で評点とする。但し、平常点が40点に満たない場合、15週目の授業時間内に成績審査申請書が未提出だった場合、履修途中で不正行為が発覚した場合、評点は0点とする。

【テキスト・参考書】
テキスト:小沢昭弥、現代の電気化学,丸善,(2012).、※無機工業化学共通テキスト、生協にて取り扱い
テキスト:野村正勝・鈴鹿輝男, 最新工業化学―持続的社会に向けて―, 講談社サイエンティフィク, (2004).※無機工業化学共通テキスト
テキスト:小林一也,工業技術基礎、実教出版 (2002).

【その他】
・学生へのメッセージ
課題提出や諸連絡に山形大学で採用しているe-learingシステムの WebClass を使う。 学術情報基盤センター が発行したアカウントとパスワードを確認し、忘れた場合は再発行手続きをして、 WebClassを利用できるスマホ、タブレット、PCを持参して授業に臨むこと。
・オフィス・アワー
質問や相談等がある場合は、WebClassにて直接お問い合わせください。

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