科目名 エネルギー変換化学(Energy Transformation Chemistry)
担当教員 大関 勝久
単位数 2
授業区分 学部_選択(専門教育) 講義
年次配当 3
開講年度学期 2018年度 前期
授業概要・学習成果との関連 我々の周囲には多くのエネルギーが存在する。エネルギーは光、電気、化学エネルギー等、種々の形態を有し、物質(材料)を媒体として化学的及び物理的過程を経て相互に変換できる。各種形態間のエネルギー変換により、人類がこれらのエネルギーを、持続的に利用可能にすることは大変重要な課題である。本授業では、これらのエネルギー変換を化学的過程により変換することに重点に置き、その基礎及び応用について学ぶ。
到達目標 本講義において、物質を媒体としたエネルギー形態変換過程の化学的基礎とそれらの応用を理解する。
・原子、分子、個体それぞれについて、エネルギー状態を理解し、物質による光吸収や電子移動の機構を説明できる。
・標準酸化還元電位、フェルミレベルについて理解し、説明できる。
・吸収した光エネルギーが、他のエネルギー(光、電気、化学エネルギー等)に変換される機構を理解し、説明できる。
・光合成の機構を、生体系のエネルギー変換として説明できる。
・エネルギー変換を達成するための具体的デバイス(化学物質、太陽電池、光触媒等)について、原理を理解し、説明できる。
授業計画 1) エネルギー変換化学の概要
2) 光(電磁波)特性と分類
3) 原子の電子状態とエネルギー
4) 分子の電子状態とエネルギー
5) 光化学過程
6) 光エネルギーの化学エネルギーへの変換
7) 標準酸化還元電位と電池
8) 生体系の光エネルギーの利用
9) 固体の電子状態とエネルギーバンド
10) 半導体電極に関する基礎
11) 太陽電池
12) 光触媒を用いたエネルギー変換
13)燃料電池、蓄電池
14)画像の固定
15)まとめと学力考査 
履修上の注意 なるべく、予備知識は必要としないように授業を進めるが、高校の化学、物理、数学の基礎知識は前提とする場合がある。
準備学習(予習,復習について) テキストは特に使用しない。必要に応じて授業資料を配布するので、参考書と合わせて予習をしておくこと。演習を行い理解を深めるようにする。演習の回答は授業中に行う。

成績評価方法,試験方法及び課題(試験やレポート等)に対するフィードバックについて 出席は原則2/3以上とする。授業内容の理解及び授業の復習のために必要に応じてレポート課題を課す。成績は、レポートおよび定期試験により評価する。
教科書等 資料:
授業中配布のプリント

参考書:
光化学の基礎;英国化学会編 大槻哲夫訳 丸善株式会社
光エネルギー変換有機材料; 金子正夫 冬樹社
固体物理学入門 上・下; キッテル 丸善株式会社
電子の軌道; 鐸木敬三、菊池修 
量子化学; 大野公一 裳華房
光化学Ⅰ; 井上晴夫、高木克彦、佐々木政子、朴鐘震  丸善出版
光化学エネルギー変換-基礎と応用―;金子正夫編 株式会社アイピーシー  
ELECTROCHEMICAL MRTHODS; Allen J. Bard and Larry R. Faulkner, JOHN WILEY & SONS, Inc.
(※学内限定となります。)