エネルギー化学
 Electrochemistry for Energy, Energy Storage and Energy Conversion
 担当教員:立花 和宏(TACHIBANA Kazuhiro),仁科 辰夫(NISHINA Tatsuo)
 担当教員の所属:工学部
 担当教員の実務経験の有無:
 担当教員の実務経験の内容(有の場合):立花和宏:大日本印刷株式会社にて4年間研究開発に従事
仁科辰夫:株式会社本田技術研究所にて1年間研究開発に従事、1992年~ (財)日本規格協会 品質管理と標準化セミナー講師・現東北教室教務主任
 開講学年:3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:発展科目、応用化学・化学工学コース選択必修 
【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

【学生主体型授業(アクティブラーニング)について】
A-1.ミニッツペーパー、リフレクションペーパー等によって、自分の考えや意見をまとめ、文章を記述し提出する機会がある。:1~25%
C-1.自分の意見をまとめて発表する機会がある。:1~25%
D-1.演習、実習、実験等を行う機会がある。:1~25%
A-2.小レポート等により、事前学習(下調べ、調査等含む)が必要な知識の上に思考力を問う形での文章を記述する機会がある。:1~25%
C-2.事前学習(下調べ、調査等含む)をした上で、プレゼンテーションを行い、互いに質疑応答や議論を行う機会がある。:1~25%
D-2.事前学習(下調べ、調査等含む)で習得した知識等を踏まえて演習、実習、実験等を行う機会がある。:1~25%

【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。

【SDGs(持続可能な開発目標)】
04.質の高い教育をみんなに
07.エネルギーをみんなにそしてクリーンに
09.産業と技術革新の基盤をつくろう
12.つくる責任つかう責任
17.パートナーシップで目標を達成しよう

【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. 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. 材料と電気-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. 分解電圧―電力効率とターフェルの式―
9. 測定法-ボルタンメトリーと交流インピーダンス法-
10. センサーと情報変換-pH電極、参照電極-
11. 表面処理とアノード酸化―アルマイトと不動態-
12. 印刷とフォトリソグラフィー―エッチングと腐食―
13. エネルギー変換と化学―一次電池と二次電池ー-
14. 自然との共生―バイオと光-
15. エネルギーと情報-ディスプレイとエレクトロニクス―

【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・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(予習・復習)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 平常の成績と報告書でて成績を評価します。ここで平常とは、授業時間内のWebClassへの平常演習の提出、意見発表、実技実演のことです。報告書とは、授業時間外のWebClassへの予習報告書、課外報告書の提出のことです。予習報告書の締め切りは、初回授業後一週間とし、課外報告書の締め切りは、最終回授業から一週間後です。評点は、授業の取り組み状況をWebClassへの成績評価申請書として提出してもらい、それにもとづいて上限を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)で計算します。但し、出欠情報収集システムやWebClassでの出席率が67%が確認できない場合、平常点が40点に満たない場合、成績評価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、評点が0点となることがあります。

【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
授業時間内は、対面授業、遠隔授業にかかわらずテキストからトピックを選び講義し、意見交換して、WebClassの平常演習に取り組んでいただきます。授業時間外は、WebClassの予習報告書、課外報告書に取り組んでいただきます。原則対面授業です。 遠隔授業に切り替わった場合、WebClassからリンクされた仮想教室でチャット形式で授業します。
・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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