Japanese / English

D0150500

電気化学

Electrochemistry

開講部

工学部

開講学科

応用化学科

開講学年

3年次

開講時期

前期

単位数

2

単位区分

選択

系列区分

専門

講義区分

講義

教育目標

教授今林慎一郎この先生のアンケート一覧を参照

授業の概要

 電気化学は電気エネルギーと化学エネルギーの相互変換や電気信号と化学情報の相互変換を扱う学問であり、1800年のボルタによる電池の発見に始まる長い歴史をもつ。現在まで、電池・電解合成・センサー・表面処理などの技術分野に応用され、光合成・神経伝達などの生体内で起きている現象を理解する助けにもなっている。本授業では、(1)電気化学系とは何か、(2)電極電位と電解電流は電気化学反応の何を反映した物理量であるか、(2)電気化学反応と化学反応の違いは何か などの電気化学の基礎的事項を学んだあと、基礎的事項を基にして電気化学の応用分野を概観する。

授業の目的

電気化学の基礎的事項を学ぶと同時に、基礎的事項を基にして電気化学の応用分野を概観する

達成目標

1.多くの化学反応が酸化・還元であるため、酸化還元反応(=電気化学反応)を扱う電気化学の基礎的概念を把握することが化学を学ぶ上で重要であることを認識できる。
2.電気化学反応は物理化学で学んだ[熱力学]や[反応速度論]などをベースにしており、これら基礎的理論と関連づけて理解できる。
3.界面反応である電気化学反応と一般的な溶液中の化学反応の共通点、相違点を整理して理解できる。
4.各種電池、センサー、めっきなど電気化学の応用分野や、生体内で起きている電子移動反応の理解に電気化学の考え方が役立っていることを理解できる。

授業で使用する言語

日本語

授業計画


【授業計画】【授業時間外課題(予習および復習を含む)】
1.電気化学とは何か?
・電気化学という学問のイントロダクション
・電解や電池を例にした電気化学系の説明
参考図書を読み、電気化学という学問の概略をつかむ
2.電解質(1)
・電解質の役割、種類
・第1回の学習内容を復習する。
・参考図書の"電解質"の部分を読む
3.電解質(2)
・電気伝導
・第2回の学習内容の復習しながら、第3回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"電解質"の部分を読む
4.電極電位(1)
・起電力、電解電位
・第3回の学習内容の復習しながら、第4回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"電極電位"の部分を読む
5.電極電位(2)
・単極電位
・第4回の学習内容の復習しながら、第5回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"電極電位"の部分を読む
6.電極反応(1)
・物質輸送過程、電荷移動過程
・第5回の学習内容の復習しながら、第6回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"電極反応"あるいは"電解電流"部分を読む
7.電極反応(2)
・分極曲線
・第6回の学習内容の復習しながら、第7回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"電極反応"あるいは"電解電流"の部分を読む
8.中間試験(7回目までの授業範囲の理解度チェック)と要点解説 ・第1〜7回のプリントや演習問題を復習し、中間試験に備える
9.電池
・エネルギー密度と出力密度、電池構成材料
・電池と電極反応の種類
・中間試験で解けなかった問題をやり直しておく
・参考図書の"電池"の部分を読む
10.燃料電池
・燃料電池の効率、構成、反応サイト
・燃料電池の紹介(固体高分子形、固体酸化物形、バイオ)
・第9回の学習内容の復習しながら、第10回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"燃料電池"の部分を読む
11.生物電気化学
・酸化還元酵素とは
・酸化還元酵素の反応を電気化学的に制御する方法(バイオインターフェース)
・バイオインターフェースのバイオセンサーや生物燃料電池への応用
・第10回の学習内容の復習しながら、第11回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"生物電気化学"の部分を読む
12.腐食・防食とめっき ・第11回の学習内容の復習しながら、第12回に実施する演習問題を自力で解く
・参考図書の"腐食・防食"と"めっき"の部分を読む
13.有機電解合成 ・第12回の学習内容の復習する
14.問題演習 ・この授業で行った演習問題を再度解く
・昨年度の期末試験の問題(第12回の授業で配布)を自力で解く
15.期末試験および要点解説 ・第1〜12回のプリントや演習問題を復習し、期末試験に備える

評価方法と基準

演習(数回)30%、中間試験30%、期末試験40%を100点とし、総合得点60点以上を合格とする。

教科書・参考書

必要な資料は配布するが、下記のいずれかの参考書を通読することが望ましい。
〔参〕金村聖志著 「電気化学 基礎と応用」 (化学同人)
   渡辺正・金村聖志・益田秀樹・渡辺正義共著 「電気化学」 (丸善)
   松田好晴・岩倉千秋 編 「電気化学」 (丸善)
   大堺利行、加納健司、桑畑進共著 「ベーシック電気化学」 (化学同人)

履修登録前の準備

物理化学1、2を履修し、合格することが望ましい

学習・教育到達目標との対応

1.(A)確かな基礎と化学の専門知識に基づいて問題を解決する。

オフィスアワー、質問・相談の方法

(豊洲キャンパス) 授業や会議、特に忙しい時以外はいつでも。出来る限り、メール(s-imaba_sic.shibaura-it.ac.jp _部を@に変更する)でアポを取ってから来てください。
メール(s-imaba_sic.shibaura-it.ac.jp _部を@に変更する)での質問は随時受け付けます

環境との関連

環境教育科目 (環境教育割合30%)

地域志向

地域志向ではない科目

社会的・職業的自立力の育成

知識活用力を育成する科目

アクティブ・ラーニング科目

能動的な学修への参加を取り入れた授業が1コマ分以上

授業の到達目標と各学科の学習・到達目標との対応


最終更新 : Sat Sep 24 07:55:54 JST 2016