エネルギー変換化学 / Energy Device Engineering

前期 月曜日 ４講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 本間 格. 履修年度: 2024.

使用言語/Language

日本語 /Japanese

授業題目/Class Subject

エネルギー変換化学 / Chemistry of Energy Conversion

授業の目的・概要及び達成方法等/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study(J)

持続可能社会の基盤は再生可能エネルギー技術であると認識し、それらの要素技術であるエネルギー変換デバイスの基礎科学を概説する。特に電気化学エネルギーの変換・貯蔵に用いる太陽電池、燃料電池、二次電池などの電池デバイスの基礎物理化学を講義する。デバイス性能を決める材料物性や光電変換、電極反応、電荷移動速度などのイオンと電子のエネルギー変換プロセスの理解に必要なエレクトロニクスとイオニクスに関する基礎を講義する。

授業の目的・概要及び達成方法等（E）/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study

Renewable energy technology is a base for sustainable society and this lecture covers science and technology of energy conversion chemistry and students learn their engineering principles on scientific bases. In particular, this lecture serves as a fundamental understanding of physical chemistry of electrochemical energy conversion devices such as solar cells, fuel cells and secondary batteries, which are very important energy technologies in the industry. This course aims to develop student's knowledge of electronics and ionics, and provides deep understanding of fundamental principles of material functionalities, photoelectric conversion, electrodics, charge transfer processess for practical devices.

授業計画/Contents and progress schedule of class(J)

【講義予定】
1.概要　エネルギ―変換デバイスの開発と応用(4/10)
2.太陽電池 （１）半導体材料とバンド構造(4/17)
3.太陽電池（２）ＰＮ接合と光電変換(4/24)
4.太陽電池（３）太陽電池材料とデバイス(5/8)
5.二次電池 （１）電気化学エネルギー変換(5/15)
6.二次電池（２）電気化学平衡(5/22)
7.二次電池（３）電極反応速度論(5/29)
8.二次電池（４）リチウムイオン電池(6/5)
9. 燃料電池（１）燃料電池とキャパシタ (6/12)
10.先端電池（１）次世代二次電池の展望(6/19)
11.先端電池（２）蓄電池研究への放射光応用(6/26)
12.先端電池（３）多価イオン電池(7/3)
13.先端電池（４）予備日(7/10)
14.予備日（休講）(7/26)

授業計画（E）/Contents and progress schedule of class

1.Chemistry of Energy Conversion
2.Solar Cells(1)Semiconductor materials and electronic band structure
3.Solar Cells(2)　PN junction and photovoltaics
4.Solar Cells(3)　Solar cell materials and devices
5.Batteries(1)　Electrochemical energy conversion devices
6.Batteries (2)　Electrochemical equilibrium and thermodynamics
7.Batteries(3)　Electrode reaction kinetics
8.Batteries(4)　Lithium ion battery
9.Fuel Cells(1)　Fuel cell and hydrogen technologies
10.Advanced battery(1)　Next generation Lithium ion battery and devices
11.Advanced battery(2) Application of synchrotron radiation technology to LIB
12.Advanced battery(3)　Multivalent ion battery
13.Advanced battery(4)　
14.

授業時間外学修/Self study(J)

特になし

授業時間外学修（E）/Self study

not requested

成績評価方法及び基準/Record and evaluation method(J)

出席状況とテストまたはレポート提出で総合的に評価する

成績評価方法及び基準（E）/Record and evaluation method

comprehensive evaluation by lecture attendance, test and/or reports

教科書および参考書/Textbook and References

「燃料電池」（工藤　徹一，内田老鶴圃，475365625X）
「リチウム二次電池」（小久見　善八，オーム社，9784274205200）
「リチウムイオン電池の科学」（工藤　徹一，内田老鶴圃，9784753656387）
「原理からとらえる電気化学」（太田健一郎，裳華房，9784785334154）
「半導体物性」（小長井　誠，培風館，9784563033385）
「固体物理学入門」（キッテル，丸善，9784621076538）
「電子移動の化学　－電気化学入門―」（渡辺　正，朝倉書店，9784254145939）

その他/In Addition

【オフィスアワー】毎週月曜日　１４-１７時　多元物質科学研究所（片平キャンパス）
【Office hour】Every Monday, 14:00pm - 17:00pm at Institute Multidisciplinary Research for Advanced Materials (Katahira Campus)