2017 年度電気化学シラバス

【 2017 年度授業概要】
科　　　目			電気化学 ( Electrochemistry )
担当教員			安田佳祐准教授
対象学年等			応用化学専攻・2年・前期・選択・2単位
学習・教育目標			A4-AC3(100%)
授業の概要と方針			電池や電気分解を中心に各種電気化学反応の特徴と応用分野における役割を述べる．電気化学がエネルギー貯蔵，エネルギー変換，無機合成，表面処理，電子工学，環境化学などと密接な関連を持ち，それぞれの分野で重要な役割を果たしていることを講義する．また，その他電気化学に関連する新しい機能性材料および先端技術についても述べる．
到達目標		1	【A4-AC3】ガルバニ電池と電解セルの違いについて理解できる．
		2	【A4-AC3】電子伝導性，イオン伝導性，輸率について理解できる．
		3	【A4-AC3】電池の起電力，電極電位，界面構造（電気二重層），電極反応速度について理解できる．
		4	【A4-AC3】サイクリックボルタンメトリーなどの電気化学計測技術について理解できる．
		5	【A4-AC3】一次電池・二次電池・燃料電池・太陽電池の原理および特徴について理解できる．
		6	【A4-AC3】めっきや腐食・防食などの表面処理への電気化学の応用について理解できる．
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		8
		9
		10
評価方法と基準	到達目標毎	1	ガルバニ電池と電解セルの違いについて理解できているかを，前期中間試験およびレポートで評価する．
		2	電子伝導性，イオン伝導性，輸率について理解できているかを，前期中間試験およびレポートで評価する．
		3	電池の起電力，電極電位，界面構造（電気二重層），電極反応速度について理解できているかを，前期中間試験およびレポートで評価する．
		4	サイクリックボルタンメトリーなどの電気化学計測技術について理解できているかを，前期定期試験およびレポートで評価する．
		5	一次電池・二次電池・燃料電池・太陽電池の原理および特徴について理解できているかを，前期定期試験およびレポートで評価する．
		6	めっきや腐食・防食などの表面処理への電気化学の応用について理解できているかを，前期定期試験およびレポートで評価する．
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		10
	総合評価		成績は，試験80%　レポート20%　として評価する．試験成績は中間試験と定期試験の平均点とする．100点満点で60点以上を合格とする．
テキスト			「第2版電気化学概論」：松田好晴・岩倉千秋共著(丸善)
参考書			「電気化学」：渡辺正・金村聖志・益田秀樹・渡辺正義共著(丸善) 「基礎からわかる電気化学（第2版）」：泉生一郎・石川正司・片倉勝己・青井芳史・長尾恭考共著(森北出版) 「電池がわかる電気化学入門」：渡辺正・片山靖共著(オーム社)
関連科目			無機化学I（C2），分析化学I（C2），無機化学II（C3），分析化学II（C3），物理化学I（C4），材料化学（C5），エネルギー工学（C5）
履修上の注意事項			上記関連科目を十分学習し，理解しておくことが望ましい．

【授業計画（電気化学）】
週	上段：テーマ／下段：内容（目標、準備など）
1	電気化学の歴史と応用分野
1	「動物電気説」の発見を端緒として誕生した電気化学の発展の過程と応用分野の広がりについて説明する．
2	電気化学系の姿
2	電気化学セル（ガルバニ電池および電解セル）について説明する．また，電気量，電気化学当量およびファラデーの法則について説明する．
3	電解質溶液の電気伝導率とモル電気伝導率
3	電解質溶液の電気伝導率とモル電気伝導率について説明する．
4	イオン輸率と移動度
4	電解質溶液のイオン輸率と移動度について説明する．また，イオン伝導の機構について説明する．
5	電池の起電力と電極電位
5	電池の起電力について説明した後，電極と電解質の界面で進行する反応に関与する反応種の活量と電極電位の関係を示すネルンスト式について説明する．
6	電極反応速度(1)
6	電極と電解質の界面の構造（電気二重層）について説明する．また，電荷移動過程における速度式について説明する．
7	電極反応速度(2)
7	物質移動過程における速度式について説明する．
8	中間試験
8	第1週から第7週までの内容で中間試験を行う．
9	中間試験の解答，電気化学計測
9	中間試験の解答を行う．サイクリックボルタンメトリーなどの電気化学計測法の原理と用途について説明する．
10	電池の歴史と一次電池
10	ボルタ電池以来現在までに発明された電池の歴史および乾電池のような充放電の繰り返しができない一次電池について説明する．
11	二次電池
11	自動車で使われている鉛蓄電池や携帯電話のリチウムイオン電池を中心とした充電して再使用できる二次電池について説明する．
12	燃料電池
12	燃料電池の特長，研究開発の歴史，実用化の現状，将来の展望について説明する．
13	光電気化学と太陽電池
13	半導体に光が当たった時の起電力の発生について説明する．また，その原理に基づく太陽電池の構成とその技術動向を説明する．
14	めっき・表面加工
14	水溶液中の金属イオンのカソード還元により金属薄膜を形成せる電気めっきについて説明する．また，外部電源を用いず還元剤のアノード酸化反応を利用する無電解めっきについて説明する．
15	腐食・防食
15	金属の腐食機構とその防食方法について説明する.
備考	本科目の修得には，30 時間の授業の受講と 60 時間の自己学習が必要である．前期中間試験および前期定期試験を実施する．