2018年度 エネルギーデバイス論第二 大岡山   Interdisciplinary principles of energy devices 2 大岡山

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開講元
エネルギーコース
担当教員名
伊原 学  笹部 崇  宮島 晋介  小寺 哲夫  波多野 睦子  菅野 了次  平山 雅章  和田 裕之 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(W241,G115)  
クラス
大岡山
科目コード
ENR.A404
単位数
1
開講年度
2018年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2018年4月9日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

エネルギーには熱,化学,電気,核エネルギーなどあり、人類の生活は電気エネルギーの搬送、利用によって支えられている。したがって、一次エネルギーから各種エネルギー変換デバイスを用いて電気エネルギーに変換し、供給する必要がある。エネルギー変換デバイスには,火力発電, 原子力発電, ヒートポンプ,燃料電池,太陽電池,発光デバイス,二次電池など様々な種類が存在する。これらのエネルギー変換デバイスは,効率が熱力学の制限を受けるばかりでなく,種々の技術的な制約の上で動作している。よって,これらのエネルギーデバイスの動作原理を学ぶことは,将来の持続可能社会の実現に向けて非常に重要である。エネルギーデバイス論第一およびエネルギーデバイス論第二を通じて,エネルギー変換デバイスの動作原理や長所,短所および先端技術動向を含めて総合的に学ぶ。本講義では,エネルギー変換システムにおける要素技術のうち,光エネルギー/電気エネルギー変換(光電変換)や化学エネルギー/電気エネルギー変換をおこなうエネルギーデバイスの動作原理と特徴を理解することを目的とする。具体的にはエネルギーデバイスとして,燃料電池,太陽電池,発光デバイス,蓄電デバイスを取り上げ,原理と効率限界などを総合的に講述する。これらのエネルギーデバイスの動作原理に触れることにより,受講生の光電変換・電気化学やその他の関連技術・学問領域への深い理解を促す。

到達目標

講義終了後受講者は,下記の各項目を行うことが可能になる。
1. 燃料電池の基礎的事項について説明する
2. 太陽電池の基礎的事項について説明する
3. 発光デバイスの基礎的事項について説明する
4. 蓄電デバイスの基礎的事項について説明する
5. 各デバイスの類似点と相違点について説明する

キーワード

燃料電池,太陽電池,発光デバイス,蓄電池

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

初回に講義全体のガイダンスを行った後、各デバイスについて2回もしくは1回の講義で説明を行います。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 エネルギー変換デバイスの全体像、燃料電池における理論効率・温度・材料の関係1(伊原学教授、山田明教授) エネルギー変換デバイスの概要および燃料電池の理論効率について説明できる
第2回 燃料電池の理論起電力と電解質の種類、燃料電池の変換効率の算出方法と損失要因、水蒸気改質と固体酸化物燃料電池、酸化物イオン伝導体、燃料電池における理論効率・温度・材料の関係(総括)(伊原学教授、北村房男准教授) 燃料電池の原理と基礎および水蒸気改質をおこなう固体酸化物燃料電池の理論効率について説明できる。
第3回 燃料電池の種類と各電極反応、エネルギー変換効率の二つの基準LHVとHHV、固体高分子燃料電池のプロトン伝導膜(伝導機構、含水率)(笹部崇准教授、北村房男准教授) 燃料電池の種類と固体高分子燃料電池の特徴について説明できる。
第4回 太陽光スペクトル、太陽光発電システムの導入量、太陽光発電システムの構成、太陽電池の効率の変遷(宮島晋介准教授、脇慶子准教授) 太陽光のエネルギーおよび太陽光発電システムの特徴について説明できる。
第5回 太陽電池の発電原理、変換効率の限界、シリコン太陽電池、薄膜太陽電池(宮島晋介准教授、脇慶子准教授) 太陽電池の発電原理およびシリコン太陽電池・薄膜太陽電池の特徴について説明できる。
第6回 各発光デバイスの基礎と応用(照明、液晶バックライト、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、発光ダイオード、半導体レーザー)(小寺哲夫准教授、和田裕之准教授) 様々な発光デバイス(照明、液晶バックライト、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、発光ダイオード、半導体レーザー)の原理と構造を説明できる。
第7回 蓄電池の基礎(原理、種類、応用)(平山雅章准教授、菅野了次教授) 様々な蓄電池を電気化学反応から特徴づけ、適した用途について説明できる。
第8回 全体の総括 各々のテーマについて重要なポイントを説明できる。

教科書

教科書は使用しません。必要に応じて資料を配布します。

参考書、講義資料等

必要に応じて参考文献を示します。

成績評価の基準及び方法

期末試験、講義中の簡単なクイズにより評価する。

関連する科目

  • ENR.A403 : エネルギーデバイス論第一
  • ENR.A401 : エネルギー基礎学理第一
  • ENR.A402 : エネルギー基礎学理第二
  • ENR.A405 : エネルギーマテリアル論第一
  • ENR.A406 : エネルギーマテリアル論第二
  • ENR.A407 : エネルギーシステム論
  • ENR.B431 : 燃料電池・太陽電池・蓄電電池・エネルギーシステムの最新技術

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし。

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