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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
石油、天然ガス、石炭、バイオマスなどの有機資源およびそれから誘導される各種燃料、化学工業基幹原料の生産体系に関する基礎的な知識の修得を目的とする。
２．概要
石油、天然ガス、石炭、バイオマスなどの有機資源から誘導される燃料及び化学工業基幹原料の生産体系を概観し、主要な変換技術を講義する。同時に変換の基礎科学である触媒化学及び触媒反応速度論について、その求め方、解析方法、理論的解釈を講義する。
３．達成目標等
この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・各種有機資源から燃料、化学工業原料を製造するプロセスを理解し、説明できる。
・上記の各プロセスで使われる触媒／化学反応の反応機構を理解し、説明できる。
・化学反応速度の基礎理論を理解し説明できる。
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1. Purpose
Fundamental knowledge on organic resources such as crude oil, natural gas, coal, and biomass, and fuels and chemicals derived from these resources
2. Summary
This class is dealing with production routes of fuels and chemicals from hydrocarbon resources, and fundamental aspects of thermochemical and catalytic conversion.
3. Targets
・To understand and explain the production processes of fuels and chemicals derived from organic resources
・To understand and explain the mechanisms of thermochemical and catalytic reactions
・To understand and explain the fundamental theory of the reaction kinetics
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有機資源の有効利用・高度利用は益々重要になってきており、そこでは、触媒、特に固体触媒を用いた変換がキーテクノロジーとなっている。石油、天然ガス、バイオマスなどの有機資源から燃料や化学品を製造する触媒反応プロセスを紹介するとともに、そこで用いられる触媒を題材として、構造解析や速度論解析法などについて講義する。
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Effective utilization of organic resources are collecting more and more attentions, and one of the key technologies is the catalytic conversion, in particular, using heterogeneous catalysts. This course covers the conversion of petroleum, natural gas, and biomass to useful fuels and chemicals, and focuses on the characterization method of the catalysts and reaction kinetics of the reactions.
環境資源化学および関連分野の中でも、廃棄物の資源化を含む物質循環化学技術、石油、石炭、天然ガスの水素化精製技術に関する広範で、かつ深い専門知識を講義すると共に、現時点における問題点の発掘と、それに対応する新しい問題解決方法を考究し、博士課程の問題発見・設定能力の育成を主眼とする。
Deep insights in broad fields of organic resource chemistry and environmental chemistry will be delivered in this subject to help students to find and solve problems in their doctoral works. Topics include the valorization of wastes for chemical recycle of materials and refinery of fossil resources and biomass.
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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。
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In this subject, lecture materials and lecture information will be sent using Google Classroom.
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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.
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Classroomで情報提供を行います。
クラスコード：rfpmpht
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2050年に向けたカーボンニュートラル社会の作り方を学びます。 熱工学とエネルギー変換技術の理解を基礎として，エネルギーシステムの分析、デザイン、システム性能の評価手法を，社会・経済・環境的側面を含めて習得する。将来に向けた技術習熟，イノベーション，セキュリティ、持続可能性などエネルギーに関わる多様な要因を考えます。
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Class code: rfpmpht
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Students learn how to create a carbon-neutral society for the year 2050. Based on an understanding of thermal engineering and energy conversion technologies, you will learn methods for analyzing, designing, and evaluating the performance of energy systems, including their social, economic, and environmental aspects. In addition, we will consider various energy-related factors, including technology proficiency, innovation, security, and sustainability for the future.
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超臨界流体技術は二酸化炭素と水といったありふれた物質の機能を最大限に引き出すための技術であり、持続可能かつ環境低負荷の化学産業において欠かせない技術である。当該講義では、二酸化炭素と水の幅広い温度、圧力における性質を把握するとともに、必要に応じて適宜物性値を入手でき、それを適切に扱う基礎を培う。その後、幅広い条件での二酸化炭素と水、特に超臨界流体の性質を意識した条件で操作されるプロセスを概観する。さらに、再生可能資源や高機能成分の生産に欠かせない二酸化炭素と水のプロセスを取り上げ、装置設計に貢献する定量的な取り扱いについて学ぶ。
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Supercritical fluid technology is a technology for maximizing the functionality of commonplace materials such as carbon dioxide and water, and is an indispensable technology in the sustainable and environmentally low-impact chemical industry. In this lecture, students will learn the properties of carbon dioxide and water at a wide range of temperatures and pressures and, if necessary, obtain the appropriate physical properties and cultivate the fundamentals to handle them appropriately. The course will then provide an overview of processes that operate under conditions that are aware of the properties of carbon dioxide and water, especially supercritical fluids, under a wide range of conditions. In addition, carbon dioxide and water processes that are essential for the production of renewable resources and high-performance components will be covered, and quantitative handling that contributes to equipment design will be studied.
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地球規模の環境問題は産業活動に伴う気体、液体、固体廃棄物の排出量とその処理形態が生態系と適合しないために起きている。環境問題の現状、廃棄物の発生の抑制及び資源化に対する化学技術の現状、新しい物質循環システムの課題について講義する。また、受講院生は、環境問題に関連したテーマを各自設定し、テーマに対する調査研究報告をプレゼンテーションし、発表に対するディスカッションを行う。
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Global-scale environmental problems are due to the fact that the quantities of gas, liquid, and solid waste produced by industrial activities and the way these are treated are not compatible with ecosystems. The lectures will deal with the present state of environmental problems, the state of chemical technology for the restriction of the production of waste and its resource recovery, and the challenge of new material recycling systems. Graduate students attending the lectures will each set a theme related to environmental problems, present a research report on this theme, and participate in class discussions based on the presentations.
超臨界流体技術は二酸化炭素と水といったありふれた物質の機能を最大限に引き出すための技術であり、持続可能かつ環境低負荷の化学産業において欠かせない技術である。当該講義では、二酸化炭素と水の幅広い温度、圧力における性質を把握するとともに、必要に応じて適宜物性値を入手でき、それを適切に扱う基礎を培う。その後、幅広い条件での二酸化炭素と水、特に超臨界流体の性質を意識した条件で操作されるプロセスを概観する。さらに、再生可能資源や高機能成分の生産に欠かせない二酸化炭素と水のプロセスを取り上げ、装置設計に貢献する定量的な取り扱いについて学ぶ。
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[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。
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[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.