2019年度 無機エネルギー変換材料特論   Energy Conversion Ceramics Materials

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開講元
エネルギーコース
担当教員名
安田 公一  松下 祥子  宮内 雅浩  松田 晃史  鶴見 敬章  松下 伸広  JOHN DAVID BANIECKI  武田 博明 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火5-6(S7-201)  金5-6(S7-201)  
クラス
-
科目コード
ENR.J408
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
2019年12月5日
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

本講義は光エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギー、量子エネルギー、電気エネルギーなどに関連したエネルギー変換材料に関する先端的研究 について学ぶ。

到達目標

本講義を履修することで次の能力を修得する。
1)各種のエネルギ-変換に関連した材料を説明できる。
2)エネルギー変換材料の最先端の研究動向を述べることができる。
3)先端研究の立案の訓練。

キーワード

エネルギー変換、半導体、人工光合成、太陽電池、プラズモン、風力発電、燃料電池、エネルギー貯蔵、省エネルギー、熱電材料

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
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授業の進め方

スライドにより説明。また、授業計画は各教員の予定により入れ替えがあります。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 半導体とエネルギー変換 半導体のバンド構造、p型とn型、その接合について解説する。
第2回 光電変換(量子ドット、次世代太陽電池) 光吸収、電子励起、太陽電池の構造について解説する。
第3回 人工光合成 光触媒による水素生成やCO2還元について解説する。
第4回 ガスタービンエンジンシステムにおけるエンジニアリングセラミックス Si3N4, SiC, SiC/SiC composites,およびEBCコーティングについて解説
第5回 風力発電における窒化ケイ素セラミックス Si3N4セラミックスとその力学的性質について解説
第6回 Fundamental principles, design types, and applications of fuel cells I (英語開講) I) Overview of fuel cell concepts: definition of fuel cells and basic operation, advantages and disadvantages of fuel cells II) Basic fuel cell types: polymer electrolyte membrane (PEMFC), Alkaline (AFC), phosphoric acid (PAFC), molten carbonate (MCFC), solid oxide fuel cell (SOFC) III) Fuel cell efficiency and fuel cell reaction kinetics, transport and modeling
第7回 Fundamental principles, design types, and applications of fuel cells II(英語開講) I) Emerging fuel cell technologies (ultra-thin SOFC, biofuel cells) II) Fuel cell systems, applications (power systems, cogeneration, fuel cell electric vehicles (FCEV)), and environmental impact
第8回 太陽電池(光→電子変換)、増感型熱利用発電 太陽電池のモジュール化、およびデバイス特性評価のやり方について教授する。
第9回 ケモミカニカルエネルギー変換 油水自発界面変動などのケモメカニカルエネルギー変換について紹介する。
第10回 圧電材料の基礎と応用 電気エネルギー⇔機械エネルギーを相互変換できる圧電材料について基礎から応用までを解説する。
第11回 エネルギー貯蔵と無機材料 電気エネルギーの貯蔵技術について解説する。NaS電池、リチウムイオン電池、電気2重層キャパシタ、積層セラミックスキャパシタと エネルギー貯蔵特性の関係について解説する。
第12回 固/液界面での流動抵抗低減による省エネルギー化      流体と固体との界面での動的挙動について説明する。
第13回 環境発電としての熱電変換: 棄てられる熱を電力に 再生利用可能エネルギーの中における熱電変換の背景から技術・応用までを解説する
第14回 熱電変換材料の科学と工学 熱電変換における現象の物理的理解と材料技術、および最新の研究開発動向について解説する。
第15回 まとめ 全体のまとめ

教科書

各教員による

参考書、講義資料等

講義中にプリント配布ないしWebにアップロードする

成績評価の基準及び方法

任意回における複数の小テストの合計で評価する。
 

関連する科目

  • 特になし

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし。

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

宮内雅浩 mmiyauchi[at]ceram.titech.ac.jp
安田公一 kyasuda[at]ceram.titech.ac.jp
松下祥子 matsushita.s.ab[at]m.titech.ac.jp
松田晃史  matsuda.a.aa[at]m.titech.ac.jp

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