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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。
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the School of Engineering:
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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.
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
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.
本講義は、再生可能エネルギー利用のための材料、エネルギーの貯蓄材料、水素エネルギーに関連する材料を中心に、材料（有機物質、無機物質）の表面・界面における特性（サイズ効果や電子状態など）を理解しながら、エネルギー材料の基礎知識を学ぶことを目的としている。具体的には、太陽光発電材料、光触媒、イオン二次電池、電気化学キャパシタ、燃料電池、熱電材料など、持続可能な社会システムに必要なエネルギー材料について講義する。また、グリーンケミストリーを基礎とした低環境負荷で低コストなエネルギー材料の作製方法についても言及する。（令和6年度休講/令和7年度開講予定）
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エネルギー・環境問題の解決に貢献できる材料を環境材料として扱う。エネルギー・環境問題を把握した上で、グリーンケミストリーの観点を含め、環境材料の合成、機能発現、評価手法について体系的に講義し、環境問題解決には材料の機能発現だけでなく、材料の合成プロセス等の負荷低減も重要であることを学ぶ。環境材料としては、ナノ材料、触媒材料、太陽電池材料について取り上げ、先端の話題についても概説する。
この科目ではGoogle Classroomを使用して情報を発信します。
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In this class, we treat materials that contribute to solving energy and environmental problems as environmental materials. After studying some problems regarding energy and environment, give lectures about syntheses, function expressions and evaluation methods of environmental materials based on green chemistry. From the lectures, learn that it is important not only to improve the functionality of the materials but also to reduce the environmental load on the synthesis processes for solving the problems. As environmental materials, nanomaterials, catalysts, photovoltaic cells will be taken up and advanced topics about them will be outlined.
This class is conducted using Google Classroom.".
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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。
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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.
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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。
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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.