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。
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。
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
✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
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 | |
---|---|---|
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 |
各教員による
講義中にプリント配布ないしWebにアップロードする
任意回における複数の小テストの合計で評価する。
特になし。
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