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現代社会のエネルギーは化石燃料に強く依存されているが，化石燃料の資源は限られており，またその燃焼で発生するCO2による地球温暖化やSOxなどの有害ガスの排出による大気汚染も大きな社会問題となっている．そこで，エネルギー効率と環境負荷に優れている二次電池や燃料電池の適用が期待されている．本講義では，電池と燃料電池の基本原理・特徴及び応用について解説する．その中に，特に最近注目を集めているリチウムイオン二次電池やリチウム空気二次電池，固体高分子型燃料電池に焦点を当て，高性能の電極触媒の基礎研究開発に着目しながら，自動車や携帯用機器への応用例を紹介する．授業中に燃料電池のデモを行う予定である．本講義を通じて，持続可能な環境社会の実現に向けて二次電池と燃料電池の役割についても述べたい．
A brief introduction about the fuel cell and secondary battery will be given in the lecture.
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
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
界面が関与する固体の物性と，固体／液体界面での電荷移動を伴う化学反応（電気化学反応）あるいは、電極界面現象についての理解を深め、基礎的知識を修得することを目標とする．
２．概要
電気化学反応とは、電極（固体）側にある電子の溶液側のイオン・分子への電子移動を含む反応であり、反応の起こる場所である電極・溶液界面の電気二重層の構造、速度論について講義する。
３．達成目標等
電解質溶液の性質、電気化学平衡、界面電気二重層、電極反応速度について説明できる。
こうした基礎的知識を基に、電極表面科学、燃料電池、リチウム電池等の応用分野への展開原理が理解できる。
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)
This class aims to learn about basics of electrochemical reaction and behaviors of electrons and ions at solid-liquid interface. Students will learn about property of electrolyte, electric double layer, redox potential, and kinetics of electrode. The basic knowledges will help us to understand practical electrocatalysis, corrosion, photoelectrochemistry, bioelectrochemistry, principle of fuel cell and lithium ion battery.
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.
現在、燃料電池、二次電池などエネルギー変換・貯蔵のための機能材料が注目を集めている。本講義では、それら機能材料の基礎と応用について理解を深める。具体的には、燃料電池・二次電池の基礎と応用（電解質・電極材料）、水素などエネルギーキャリア製造のための触媒材料の設計概念、圧電材料・熱電材料など各種エネルギー変換材料の原理と応用について学ぶ。
Functional materials for energy conversion have been attracting much attention. This course delivers the fundamentals and applications of such the functional materials as follows: 1) materials for fuel cells and secondary batteries, 2) materials design of catalysts for energy carrier production, 3) piezoelectric and thermoelectric materials.
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。
界面でどのように電子が移動し、また反応するのか、その基礎的理解は、光触媒やリチウムイオン電池などの電気化学デバイス、また、太陽電池やトランジスタなどの固体素子の開発に必要不可欠である。本講義では、固体の電子状態、特に半導体のバンド構造と電子統計の初歩的な理解から始まり、マーカス理論に基づく金属-液体界面で電荷移動反応、半導体物理に基づく半導体-金属、あるいは半導体-半導体界面での電流-電圧特性、さらには、光触媒作用や二次電池特性の理解には不可欠な半導体-液体界面，かつ物質-液体界面での電荷/イオン移動現象やについて、化学者の目線で、できるだけ平易な解説を試みる。
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/master.html (under "Timetable & Course Description")
For further improvement of electrochemical devices of photocatalysts and lithium ion batteries, and solid-state devices of solar cells and transistors etc.., the basic understanding of charge transfer processes of electrons or ions at an interface should be indispensable, and their resultant chemical reactions and/or physical transport phenomena taking place at the interface are important for their applications. This lecture will provide not only the basic knowledge of semiconductor physics such as the band theory and electron statistics, but also various topics of interfacial charge transfer phenomena, which include Marcus theory, and photocatalysis and charge/discharge in secondary batteries at a solid-liquid interface in electrochemistry, and diodes and transistors of a solid-solid junction in electronics. The explanations will be given in an easy way from the viewpoints of the chemists.
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．
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的・概要
電気エネルギーは，産業から民生まで幅広く利用されており，その応用技術は現代社会を根底で支える必須技術となっている。本講義では，電気エネルギー応用の中でも，照明工学，電熱工学，電気化学（電池），電動力応用について，それらの原理や特徴，応用例，および設計法の基礎を学ぶ。
２．達成目標等
・照明の基礎、各種照明機器の原理と特徴、照明設計の基礎を理解し、説明することができる。
・電熱の基礎、各種電熱機器の原理と特徴、電熱設計の基礎を理解し、説明することができる。
・電池の基礎、各種一次・二次電池、燃料電池の原理と特徴を理解し、説明することができる。
・電動力応用の基礎、電動力応用機器の所要電力計算の基礎を理解し、説明することができる。
授業にはGoogle Classroomを利用
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
The objective of this course is to understand issues related with some applications of electric energy and the related technologies. First, illumination engineering, electrothermics, electrochemistry, and electromotive power are lectured. Knowledges of fundamental principle, example, design of these technologies are provided. Knowledges of electric circuit and electromagnetics are necessary.