エネルギー資源学特論 / Advanced Energy and Resource Sciences  

  川田 達也  

  環境  

   

  前期集中 その他 連講  

１．目的

・資源とエネルギーに係わる地下利用と地下工学について学ぶ。

・超高温・超臨界流体を利用する新しい地熱エネルギー利用の科学・技術について理解する。

・太陽光を利用したエネルギー創製デバイスに関して、その概要と社会的および技術的課題を学習し、エネルギーと資源に関わる課題を解決するための素養を習得する。

・エネルギーデバイスの開発・実用化において生じる種々の課題について学ぶ。

２．概要

・資源開発と地球温暖化対策を含めたエネルギーに係わる地下利用の実体ならびに水圧破砕法に代表される主要な地下工学について講述する．

・地熱エネルギーの新しい科学・技術としての超高温・超臨界流体の利用と，貯留層形成，地圏での化学物質の挙動について解説する。

・太陽光を利用したエネルギー創製デバイスの例として太陽電池を取り上げ、その動作原理、効率の決定機構、技術の現状を概観し、その利用拡大に向けた技術的および社会的課題を洗い出し、向かうべき将来の方向性について考える。

・エネルギー変換技術の例として固体酸化物形燃料電池／電解技術を取り上げ，その原理発見から実用化に向けた研究・開発を概観し，エネルギー変換技術の開発の課題について考える。

３．達成目標等

・資源・エネルギーに係わる地下利用の課題と可能性を例示することができる．

・地熱利用の新しい科学・技術について，例示することができる.

・太陽電池の動作原理を理解し，技術的および社会的課題について例示することができる．

・エネルギー関連デバイスの開発における課題と解決策を例示することができる．

  エネルギー変換化学 / Energy Device Engineering  

  本間 格  

  環境  

   

  前期 月曜日 4講時  

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。

  エネルギー材料科学 / Material science for energy  

  小俣 孝久, 飯塚 淳, 大塚 誠, 加納 純也, 柴田 悦郎, 高橋 英志, 福山 博之  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

[2023年度講義の情報]　本講義に関してはGoogle Classroomのクラスコード　ww7xgxv　でお知らせします。上手く接続できない場合などは高橋英志教授(hideyuki.takahashi.c2@tohoku.ac.jp)までメール連絡を下さい。メール送信後数日以内に高橋より返事が無い場合は、届いていないことを意味しますので、再送等をお願いいたします。

目的：

本講義では，電子エネルギー材料、化学エネルギー材料、再生可能エネルギー利用技術について概説し、それらエネルギー材料を支える材料プロセスおよびエネルギ材料を用いたデバイス応用について理解することを目的とする。

概要：

本講義は、総論、電子エネルギー材料、化学エネルギー材料および再生可能エネルギー利用技術から構成されるオムニバス形式の講義である。総論では、エネルギー材料の基礎となる熱力学の法則などについて概説する。電子エネルギー材料では、太陽電池や熱電変換材料について、化学エネルギー材料では、水素製造・貯蔵用材料 ＋ 二次電池材料、光触媒や燃料電池材料について基礎から応用まで学習する。再生可能エネルギー利用技術では、バイオマスを取り上げ、その種類やエネルギー源としての利用について学習する。

達成方法：

各講義を受講することに加え、講義に関連する内容について、さらに小テストあるいはレポートが課される。これらに取り組むことによって、エネルギー材料科学に関する知識を身につけ、自らエネルギー材料に関する課題を設定する力を養う。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

[2023 class information] Please contact to Google Classroom ww7xgxv if you join to this class. If you cannot access to this classroom, please send e-mail to Prof. Takahashi (hideyuki.takahashi.c2@tohoku.ac.jp) .

This course provides overview of materials science for energy, electronic materials for energy, materials for energy through chemical reactions, and utilization of renewable energy including their material processes and device applications.

Students learn materials science for energy through an omnibus style course. In the overview, fundamental thermodynamics and some device application for energy are lectured. Solar cells and thermoelectric materials are lectured in the electronic materials for energy. Materials for hydrogen generation/storage, secondary batteries, photocatalysts and fuel cells are lectured in the materials for energy through chemical reactions. Finally, biomass is lectured in the utilization of renewable energy.

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

  本間 格, 岩瀬 和至, 大野 真之  

  工  

   

   

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。

Google classroom code : dsschvm

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.

Google classroom code : dsschvm

  エネルギー環境論 / Advanced energy and environment  

  川田 達也  

  環境  

   

  後期 月曜日 2講時  

エネルギー利用の急速な増加に伴う環境負荷の増大は，人類にとって今後数十年間で最も重大な問題のひとつと考えられている。本講義では，環境負荷のより小さいエネルギー利用を実現するために開発が進められている様々なエネルギー変換技術について，熱力学と材料科学をベースに概観し，その将来を展望する。特に，再生可能エネルギーの利用に不可欠な電気化学エネルギー変換について，その原理や最新の技術開発状況について紹介する。

  ナノ流動学特論 / Nano-Flow Science  

  徳増 崇, 遠藤 和彦, 小野 崇人  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

本講義は、Google Classroomを利用する場合がある。その場合のクラスコードは「ppq76ov」である。

現代社会にとって安全で安価なエネルギーの確保やエネルギーの効率的利用は重要な問題である。この問題を解決し、エネルギー技術立国を目指すため、安全で環境に優しいエネルギー源の開発や、電子機器の低消費電力化を目指した研究が進められている。新しいエネルギー源（太陽電池、二次電池など）や低消費電力デバイス（情報処理デバイスなど）の開発にはナノテクノロジーが深く関わっている。本講義では、エネルギー問題およびナノテクノロジーについて学ぶとともに、これらの開発にナノテクノロジーがどのように役に立つのか、各方面の最新の研究に触れて理解する。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/doctoral.html (under "Timetable & Course Description")

This lecture may be held in Google Classroom. In that case, the class code is "kmis6vu".

Securing safe and inexpensive energy and efficient use of energy are important issues for modern society. In order to solve this problem and aim to become an energy technology nation, research aimed at developing safe and environmentally friendly energy sources and reducing the power consumption of electronic devices is performed. Nanotechnology is deeply involved in the development of new energy sources (solar cells, secondary batteries, etc.) and low power consumption devices (information processing devices, etc.). In this lecture, we will learn about energy issues and nanotechnology, and touch on the latest research in various fields to understand how nanotechnology can be useful for their development.

  エネルギー変換工学 / Energy Conversion System Engineering  

  竹田 陽一  

  工  

   

   

１．目的

エネルギー資源、環境問題等を背景として、エネルギー変換、特に多様な発電方式の基礎を学ぶ。

２．概要

 電気を中心としたエネルギーについて、エネルギー使用量の推移、石炭、石油などのエネルギー資源の埋蔵量、消費形態などについて概要を学ぶ。また、水力、火力・原子力発電、太陽光発電、燃料電池などの主な発電方式におけるエネルギー変換プロセス、さらにそれらが環境に与える問題など、電気の発生・輸送・消費に至るエネルギー工学全般について学ぶ。また、講義の一環として発電設備の見学も実施する。

３．達成目標等

 多様なエネルギー変換システムにおける基礎学理を学ぶとともに、その原理を理解することを目標とする。

GoogleClassroomクラスコード：ebfzuab

1. Class subject

To understand the basis of energy conversion systems including various electric power generation with energy resources and environmental issues

2. Object and summary of class

With focusing on the electric power supply, energy related issues like reserves of energy resources, energy consumption, coal, and oil, such as consumption patterns will be introduced. Information will be given about the process of energy conversion, thermal and nuclear power generation, solar power generation, and fuel cell power generation system. In addition, to understand environmental issues, discussion will be made for the concept of general engineering, transport and energy consumption corresponding to the generation of electricity. Lecture tour of the operating power plants will be scheduled.

3. Goal of study

To recognize fundamental roles in various energy conversion systems, in addition to understand its working principles and feature.

  エネルギー変換工学（IMAC） / Energy Conversion System Engineering  

  清水 信  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

エネルギー資源、環境問題等を背景として、エネルギー変換、特に多様な発電方式の基礎を学ぶ。

２．概要

 電気を中心としたエネルギーについて、エネルギー使用量の推移、石炭、石油などのエネルギー資源の埋蔵量、消費形態などについて概要を学ぶ。また、水力、火力・原子力発電、太陽光発電、燃料電池などの主な発電方式におけるエネルギー変換プロセス、さらにそれらが環境に与える問題など、電気の発生・輸送・消費に至るエネルギー工学全般について学ぶ。また、講義の一環として発電設備の見学も実施する。

３．達成目標等

 多様なエネルギー変換システムにおける基礎学理を学ぶとともに、その原理を理解することを目標とする。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Class subject

To understand the basis of energy conversion systems including various electric power generation with energy resources and environmental issues

2. Outline

With focusing on the electric power supply, energy related issues like reserves of energy resources, energy consumption, coal, and oil, such as consumption patterns will be introduced. Information will be given about the process of energy conversion, thermal and nuclear power generation, solar power generation, and fuel cell power generation system. In addition, to understand environmental issues, discussion will be made for the concept of general engineering, transport and energy consumption corresponding to the generation of electricity. Lecture tour of the operating power plants will be scheduled.

3. Goal of achievement

To recognize fundamental roles in various energy conversion systems, in addition to understand its working principles and feature.

  エネルギー・資源論 / Earth Resources and Energy  

  渡邉 則昭  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

この科目ではGoogle Classroomを使用して講義資料と講義情報を発信することがあります。

Google Classroomのクラスにアクセスできるようにしておいてください。

 資源・エネルギーの調査、探査、開発および供給システムに至る総合的な工学手法および地球環境保全を考える基礎学理を習得する。

 資源・エネルギーの一連の開発・流通様式を学習することにより、種々の地球環境問題、持続可能な開発と地域環境の保全、さらには供給リスク等の安全保障の諸問題を考える。また、地球に存在する資源・エネルギーはどのくらいと見積もられているか、いつまで供給が可能かを論じ、最適供給システムを考える。

 近年注目されている再生可能エネルギについて理解し、各エネルギーの開発様式や環境制約の特徴を習得する。また、地球と人類の共存を「資源・エネルギー」の観点から考察する基礎素養を習得する。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

In this subject, lecture materials and lecture information will be sent using Google Classroom.

Prepare accessing Google Classroom.

This lecture intends to understand the fundamentals about energy and resources engineering and environmental conservation, such as field survey, exploration, exploitation and supply chain.

  In this class, we think about the energy security and supply risk problems to learn about the harmonization of environment and development of energy and resources. We also discuss on the global issues on environment and resources supply, such as the estimation of possible resources and sustainable supply system.

  To understand the promotion of renewable energies that can be applied in these years, we learn about the features of some types of renewable energies that attract attention and those development. Finally, we discuss on the sustainable goals of human and earth system in the aspect of resources and energy.

  パワーエレクトロニクス応用工学 / Power Electronics  

  遠藤 哲郎  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

地球温暖化を防ぐためには脱炭素社会を構築する必要がある。

脱炭素化には太陽光発電や風力発電など再生可能エネルギー活用の推進、再生可能エネルギーなどの不安定な電力供給をグリッド技術にて最適運用するエネルギーマネージメントの推進、再生可能エネルギーを使用することを前提としたEV（電気自動車）への転換、などが重要であり、これらのアプリケーションに適用されているパワーエレクトロニクス装置の高効率化・高性能化・小型化などが求められる。

本講義のテーマであるパワーエレクトロニクスはパワー半導体、パワーモジュール、コンデンサやインダクタなどのパッシブ部品、制御回路、主回路、システムなどから構成されており、適用されている技術は、電気回路、制御、材料、信頼性、放熱など幅が広く、これら全体の技術を理解することが重要である。

したがって「パワーエレクトロニクス応用工学」では、

①EV(電気自動車）、HEV(ハイブリッドカー）、新幹線、太陽光/風力発電用電力変換装置、産業用インバータ、スマートグリッドなどのパワーエレクトロニクスの応用製品について回路、動作、適用デバイスなどが把握できるようにする。

また、以下のパワーエレクトロニクスの基盤技術について総合的に学ぶ。

②パワー半導体デバイスの種類、動作原理

③パワー半導体デバイスのモジュール化技術

④パワーエレクトロニクスの様々な回路方式、駆動方式

⑤パワーエレクトロニクス回路に適用されるインダクタ、トランス、コンデンサなどの受動部品

本講義は、対面で実施する。

講義は、毎回、講義資料を事前にグーグルクラスルームにて配布し、それをもとに対面で行う。

毎回の講義について授業に出席することと、複数回課す、レポート課題を提出することが必要。

講義は10月7日から開始する。

注意：

Google Classroomに講義を追加しただけでは履修登録したことにはならないので、必ず学務情報システムから履修登録すること！詳しくは下記WEBサイトを参考にすること。

https://olg.cds.tohoku.ac.jp/forstudents

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

To prevent global warming, it is necessary to build a decarbonized society.

In order to decarbonize society, it is important to promote the use of renewable energy sources such as solar power and wind power, promote energy management that optimizes the unstable power supply from renewable energy sources using grid technology, and switch to electric vehicles (EVs) that use renewable energy sources.

The power electronics applied to these applications must be made more efficient, more powerful, and more compact.

Power electronics, the subject of this lecture, consists of power semiconductors, power modules, passive components such as capacitors and inductors, control circuits, main circuits, and systems, etc. The applied technologies are wide-ranging, including electric circuits, control, materials, reliability, and heat dissipation. It is important to understand these technologies as a whole.

Therefore, in "Power Electronics Applied Engineering," it is important to understand these technologies as a whole,

(1) To understand the circuits, operation, and applied devices of power electronics applied products such as EVs (electric vehicles), HEVs (hybrid electric vehicles), bullet trains, power conversion devices for solar/wind power generation, industrial inverters, and smart grids.

In addition, the following fundamental technologies of power electronics will be studied comprehensively.

(2) Various types of power semiconductor devices and their operating principles

(3) Modularization technology of power semiconductor devices

(4) Various circuit schemes and driving methods of power electronics

(5) Passive components such as inductors, transformers, and capacitors applied to power electronics circuits

This lecture will be conducted in person.

Lecture materials will be distributed in the Google Classroom in advance of each lecture and will be used as the basis for the face-to-face lectures.

Attendance in class for each lecture is required, as well as the submission of several report assignments.

Lectures will begin on October 2.

Note.

Adding a course to Google Classroom does NOT mean the registration of the course.

Be sure to register the course by Student Affairs Information System!

Please refer to the following website for details.

https://olg.cds.tohoku.ac.jp/forstudents