2017年度 先進電気化学特論第一   Advanced Electrochemistry I

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開講元
エネルギーコース
担当教員名
菅野 了次  荒井 創  北村 房男  平山 雅章 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月3-4(G114)  
クラス
-
科目コード
ENR.H403
単位数
1
開講年度
2017年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2017年4月12日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

電気化学は電気エネルギーと化学エネルギーの変換を扱う学問分野です。その技術は電池やキャパシタ、化学センサなどのわれわれの生活に欠かせないデバイスや、製造業の根幹を支えています。本講義では、電気化学現象を理解するために必要な、熱力学に基づく平衡論的な考え方や、反応速度論に基づく電流と電位の関係などに主眼を置いています。
電気化学は、化学の知識のみならず、電磁気学や流体力学のような電気あるいは物理工学的な考え方なども必要となる学際領域的な分野学問です。その基本をしっかりと身につけることにより、電気化学が関わるさまざまな産業分野において実際に活用されているプロセスや技術への理解が深まるとともに、新たな応用的展開にもつながっていくものと期待されます。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1) 電気化学の概念や技術が活躍する領域や、そこでの利用法などについて説明できる
2) 電気二重層の構造と特徴について説明できる
3) 電極反応の平衡状態を熱力学的に取り扱える
4) 電極反応の速度を支配する因子について説明できる

キーワード

電気化学、エネルギー変換、電気化学界面、電気化学反応論(平衡論および速度論)

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力

授業の進め方

講述を中心に進め、必要に応じ、演習問題を解かせる。各回の学習目標をよく読み、予習・復習を行って下さい。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 イントロダクション(電気化学の領域、役割と課題) 電気化学の概念や技術が活躍する領域や、そこでの役割・課題について理解する。
第2回 電極と電解質(電解質の電気伝導性、濃度と活量) 電子伝導体とイオン伝導体の違い、濃度と活量の関係を説明できるようになる。
第3回 電極と電解質(界面と電気二重層) 電極と電解質の界面に形成される電気二重層の構造モデルについて説明できるようになる。
第4回 電気化学反応の平衡論(電池の起電力、平衡電位、標準電極電位) 電池の起電力を決定する因子を説明できる。
第5回 電気化学反応の平衡論(電極反応の熱力学、ネルンスト式、平衡電位測定) 電極反応の平衡状態を熱力学的に取り扱えるようになる。
第6回 電気化学反応の速度論(電荷移動と物質輸送) 電極反応によって流れる電流の大きさを支配する因子について理解する。
第7回 電気化学反応の速度論(電極電位と電子移動速度) 電位によって反応電流がどのように変化するかを説明できる。
第8回 電気化学反応の速度論(限界電流とコットレル式) 物質輸送が電極反応速度に及ぼす影響について説明できるようになる。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

Keith Oldham, Jan Myland, Alan Bond, Electrochemical Science and Technology: Fundamentals and Applications, Wiley (2011), ISBN: 978-0-470-71085-2

成績評価の基準及び方法

小テストまたはレポート(50%)、試験(50%)により理解度を評価する.

関連する科目

  • ENR.H404 : 先進電気化学特論第二
  • ENR.H411 : 電気化学デバイス特論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし

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