- 学部・研究科
Faculty/Graduate School - 化
- 時間割コード
Course Code - 65164
- 科目名
Course title
サブテーマ
Subtitle - 材料電気化学
- 授業形態/単位
Term/Credits - クラス
Class -
- 秋/2
- 担任者名
Instructor - 春名 匠
- 曜限
Day/Period - 火3
- 授業概要
Course Description
到達目標
Course Objectives -
授業種別 / Teaching Types
講義（対面型）
言語 / Language
日本語(Japanese)
授業概要 / Course Description
マテリアルは素材全体で機能する場合と表界面で機能する場合がある。とくに表界面で機能するマテリアルはその周囲の環境条件によってその性能を著しく変化させる。環境との相互作用で生じるマテルアルの表界面変化は電気化学によって整然と整理することが可能であることが多い。また，電気化学の概念は、燃料電池、太陽電池、光触媒、各種化学センサー、電解製錬、腐食防食技術など、材料の表界面特性を利用した技術を理解するためにも必要不可欠である。
そこで、この講義では、電気化学の基礎である平衡論(反応の駆動力としての電位)と速度論(反応速度としての電流)の捉え方を定量的に理解することを目的にする。到達目標 / Course Objectives
① 知識・技能の観点
・酸化反応を促進させるための電位の変化方向と、酸化反応が起こることによって観測される電流の極性がわかる(還元反応の場合も同様にわかる)。
・酸化/還元対の標準電極電位の求め方がわかる。
・電極電位と溶質濃度の関係(Nernstの式)がわかる。
・化学物質の酸化反応速度とそのときに観測される電流の対応関係がわかる。
・交換電流密度の意味がわかる。
・電流と過電圧の関係(Tafelの関係)がわかる。
・電気化学反応の２大反応過程がわかる。
・限界拡散電流の意味がわかる。
② 思考力・判断力・表現力等の能力の観点
・各授業内に出題される小問題に取り組むことによって思考力が向上し、その後の解説によって表現力が向上する。
③ 主体的な態度の観点
・基礎化学Ⅰ、物理化学Ⅰ・Ⅱ、速度論と物質移動など、この授業の理解に役立つ科目を適宜能動的に学習する態度が養われる。授業手法 / Teaching Methods
・教員による資料等を用いた説明や課題等へのフィードバック
- 授業計画
Course Content -
授業計画 / Course Content
第１週〜第２週 電気化学の概要
濃度、酸化・還元反応、電子のエネルギーと電位、電位分布とイオン分布
第３週〜第５週 物質の自由エネルギーと平衡状態
各種エネルギーとエネルギー保存則、標準状態、イオンの化学ポテンシャルと活量、物質の溶解反応と飽和
第６週〜第８週 電気化学の平衡論(電位)
標準電極電位と反応の標準自由エネルギー、標準電極電位の測定、電位差と電位、参照電極、電極電位と溶質濃度(Nernstの式)
第９週〜第11週 電気化学の速度論(電流)Ⅰ
反応速度と電流、電流と電流密度、電位の変化と活性化エネルギーの変化、交換電流密度、電流と過電圧の関係(Tafelの関係)、電位－電流曲線(Butler-Volmerの式)
第12週〜第14週 電気化学の速度論(電流)Ⅱ
電気化学反応の２大反応過程、律速段階、電荷移動律速と拡散律速、流速とFickの法則、電位・電流の変化と反応物濃度分布の変化、限界拡散電流密度、金属の腐食と電気化学
第15週 最終達成度の確認テストとその解説授業時間外学習 / Expected work outside of class
講義の理解を深めるために、授業計画(教科書の章順)の各項目について、教科書の該当部分を事前に学習しておくこと。
- 成績評価の方法・基準・評価
Grading Policies /
Evaluation Criteria -
方法 / Grading Policies
定期試験を行わず、到達度の確認(筆記による学力確認)で評価する。
授業の中で小テストを行う場合がある。その場合の成績評価は、小テスト10％、到達度の確認90%とする。
履修者数が多数になった場合には、成績評価方法を「定期試験（16週目）」に変更することがある。
成績評価方法が変更になった場合は、インフォメーションシステム等で連絡する。基準・評価 / Evaluation Criteria・Assessment Policy
到達目標に記載した項目の内容をおもな評価基準とする。
- 教科書
Textbooks 渡辺 正、金村聖志、益田秀樹、渡辺正義 『基礎化学コース －電気化学－』 (丸善) 2001年
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参考書
References 渡辺正、中林誠一郎 著 (日本化学会編) 『電子移動の化学－電気化学入門』 (朝倉書店) 1996年
松田好晴、岩倉千秋 著 『化学教科書シリーズ －電気化学概論－』 (丸善) 1994年
増子昇、高橋正雄 著 『電気化学 －問題とその解き方－』 (アグネ技術センター) 1993年
水流 徹 著 『腐食の電気化学と測定法』 (丸善) 2017年
- フィードバックの方法
Feedback Method 各授業内に小問題を解答する時間を数分与え、その後にその解答例を説明する。
- 担任者への問合せ方法
Instructor Contact 【オフィスアワー】授業終了時もしくはメールなどの連絡で日程を調整する。
【メールアドレス】関大LMSのメッセージ機能 もしくは haruna＠kansai－u.ac.jp.
- 備考
Other Comments 【本科目の学習・教育目標】 C, E
【本科目の基礎となる科目】 材料熱力学（演習含）、物理化学Ⅰ（演習含）、物理化学Ⅱ（演習含）、化学を学ぶ（演習含）（基礎化学Ⅰ）、ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾞﾐﾅｰﾙ、ｵﾘｴﾝﾃｰｼｮﾝｾﾞﾐﾅｰﾙ、速度論と物質移動
【本科目を基礎とする科目】 材料精製工学、電磁気材料、セラミック材料、マテリアル工学実験Ⅰ・Ⅱ