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令和8年3月7日（土）

エネルギー化学戻る進む別窓で開く

🏫 エネルギー化学（電気化学）

山形大学工学部化学・バイオ工学科 🔋 C1 📛 立花和宏

96/30時間（2単位、15回）頃

このWeb資料は、テキストの持参を前提とする対面授業の参考にすることができます。但し、Web資料の閲覧だけでは、授業の復習として不十分です。

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図 1 . 【音声テスト】米沢高等工業学校校歌

認定基準

（１）電池、工業電解、表面処理などのエネルギー化学のトピックについて、議論し、小論文にまとめ、プレゼンテーションできることを合格の基準とする。

（２）継続的に電気化学やエネルギーに関連する科学技術の調査し、啓発活動を通じて得られた知識を社会と産業の発展に寄与できることを合格の基準とする。

🔰 ⓪ ✔ 🎓 2025エネルギー化学シラバス

プレゼンテーションの登壇の指名は、授業に参加しているかの確認のため、後部に座っている人、俯いている人、居眠りが疑われる人を優先します。それ以外は、無作為抽出です。特別は配慮が必要な方は、事前にご相談ください。指名した時点で、返事がなかった場合、欠席になります。その場合、平常点の申請はできません。急な体調不良などで、授業時間内に席を外す場合は、教員が把握できるよう、断って、前の扉から出入りしてください。

登壇後に「わかりません」「テキストをもっていません」などに類する発言をした場合やあるいは、指名後に「ちょっと待ってください」などとネット検索をはじめた場合は、実態として授業に参加していなかったことになるので、平常点の申請はできません。平常点を申請した場合は、不正行為として扱うことがあります。また、そのような行為は、授業の妨げになるので、授業に参加して、いつ指名されても発言できるよう、授業時間中は、自分の考えをまとめましょう。

授業に参加したくない方は、ほかの学生の迷惑となりますので、最初から履修しないでください。

カラーアルマイト

スマホのボディーにはアルミニウムに着色した着色アルマイトが使われています。

アルミニウムをアノード酸化して、表面に多孔質酸化皮膜をつくり、その孔に染料を入れて吸着します。

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) 奥野製薬保土ヶ谷化学

1923

戦後、米沢高等工業学校が山形大学工学部になってから工学部には高分子、化学、機械、電気の学科があり、高分子化学（Ｈ）、材料（Ｔ）、応用化学（Ｃ）、化学工学（Ｋ）、機械工学（Ｍ）、精密機械（Ｓ）、電気工学（Ｅ）、電子工学（Ａ）の専修コースに分かれていた。そのうち化学系には応用化学系（Ｃ１：電気化学、Ｃ２：分析化学、Ｃ３：天然物、Ｃ４：石油化学）があり化学工学系（Ｋ１：流体・伝熱、Ｋ２：反応工学、Ｋ３：粉体工学、Ｋ４：プロセス制御）というようにそれぞれの学問体系に研究室が割り振られていた。その後、Ｃ５：合成化学、Ｃ６：無機材料化学、Ｃ７：有機材料化学の研究室が増えた。

この講義は、松木健三先生が電気化学として担当されていました。その後、仁科辰夫先生がご担当されていましたが、一時期物理化学に併合されました。電気化学は工学部の応用化学であり、物理化学は理学部の理論化学なので、本来趣を異にするものです。そのあと吉田司先生が着任されて電気化学として復活した際、あらためて仁科辰夫先生と立花が半分をオムニバス形式により担当していました。その後、吉田司先生が他学科に移られたため、再び仁科辰夫先生と立花で、複数教員担当方式により全コマ担当するに至りました。さらに時代の要請をうけ「電気化学」から「エネルギー化学」へと科目名の変更がなされました。仁科辰夫先生のご退職に伴い、後継者不足から、立花が単独で担当することになりました。工学にはなくてはならないエネルギーとモノづくりの関係をについて、よりよい講義ができればと思います。よろしくお願いいたします。

表 1 . 物理学の歴史

西暦	出来事

	ものさし（長さ）
◇ 17世紀ニュートン力学バロック美術微分・積分座標
1604	◇ ガリレイ（伊）落体の法則を発見、地動説を発表。
	振り子時計（ ⏱ 時間）
1687	◇ ニュートン（英）、万有引力の法則を発見。
	温度計 ( 温度)
◇ 18世紀熱素の否定
1760	ワット（英）、蒸気機関🚂を発明
1788	クーロン（仏）静電気に関するクーロンの法則を発見。
	ボイルシャルルの法則 🔥⇒💪
◇ 第一次産業革命（鉄鋼と石炭、動力） ▶ 工業社会（Society 3.0）
◇ 19世紀熱の仕事当量周期表写真カメラ
1800	ボルタ（独） 👨‍🏫 ボルタ電堆 ⚖️ 📏
1820	アンペール（仏）、電流の発見
1831	ヘンリー（米）モーターの発明。
1833	ファラデー（英）電気分解の法則を発見
1840	ジュール（英）電流の熱作用の法則を発見。 📏
	発電機 💪⇒⚡
◀ ◇ 第二次産業革命（電気と石油、エネルギー） ▶
◇ 20世紀
1905	アインシュタイン（独）特殊相対性理論
1924	ボーズ・アインシュタイン統計
1926	シュレーディンガー（独）波動力学の確立
1931	ウィルソン（英）半導体の理論
1948	トランジスタ
◀ ◇ 第三次産業革命（半導体、デジタルコンピュータと AD変換） ▶
1960	レーザーの製作、マイマン（米）
1966	光ファイバーによる通信、カオ（中）、ホッカム（英）
1970	ＣＣＤセンサーの発明、ボイル（加）、スミス（米）
◇ 1980
◀ ◇ 第四次産業革命（ネットとビッグデータ）

◇ 物理量化学・バイオ工学英語エネルギー化学 👨‍🏫 物理学史

表 2 . 0. 29 エネルギーの種類

kWh、 J	関係式	示強性変数	示量性変数	物質量あたりマクロ	粒子あたりミクロ

🧪 化学（ `G` ） ⚖️	⊿`G`=⊿`H`-`T`⊿`S`	化学ポテンシャル	物質量〔mol〕	アボガドロ数 `N`_A
🔥 熱（`R` `T`, `k`_B `T`, ）	🖱 `Q`= `TS` `RT`	温度 `T` 〔K〕	エントロピー `S` 〔J/K〕	気体定数 `R` 〔J/K・mol〕	ボルツマン定数 `k_B` 〔J/K
💪 力学（`pV`） ⚖️ `E`	🖱 `W`= `pV`	圧力 `p` 〔Pa〕	体積 `V` 〔m³〕	理想気体のモル体積 `x` 〔L/mol〕
⚡ 電気（ `nFE`, `eΦ`）	🖱 `E`=`VQ` `E`=`nFE`	電圧 `V` 〔V〕	電気量 `Q` 〔C〕	ファラデー定数 `F` 〔C/mol〕	電気素量 `e` 〔C〕
🌟 光（`hν`）	`E`=`hν`	振動数 `ν` 〔Hz〕			プランク定数 `h` 〔J・s〕
☢ 原子力（`mc`²）

エネルギーは、相互にエネルギー変換できます。エネルギーは保存則でなくなりませんが、有効な仕事として利用できるエネルギー（エクセルギー）の割合は減っていき、廃熱（アネルギー）の割合が増えていきます。その意味で、熱エネルギーはエネルギーの廃棄物と言えます。

状態量 👨‍🏫 電気エネルギー ⚖️ 電気エネルギー E〔J〕

質の高い教育をみんなに

4.7
2030 年までに、持続可能な開発のための教育及び持続可能なライフスタイル、人権、男女の平等、平和及び非暴力的文化の推進、グローバル・シチズンシップ、文化多様性と文化の持続可能な開発への貢献の理解の教育を通して、全ての学習者が、持続可能な開発を促進するために必要な知識及び技能を習得できるようにする。

エネルギーをみんなに、そしてクリーンに

すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する。

世界人口のおよそ4分の1が電気のない生活をしており、それ以上の人々が料理や暖房のための現代燃料を利用できない。

目標7を構成する5個のターゲット

7.2
2030年までに、世界のエネルギーミックスにおける再生可能エネルギーの割合を大幅に拡大させる。
7.3
2030年までに、世界全体のエネルギー効率の改善率を倍増させる。

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産業と技術革新の基盤を作ろう

SDG 9は金融、テクノロジー、技術の支援、研究、情報通信技術へのアクセス増大によって達成される。

目標9を構成する8個のターゲット

9.4
2030年までに、資源利用効率の向上とクリーン技術及び環境に配慮した技術・産業プロセスの導入拡大を通じたインフラ改良や産業改善により、持続可能性を向上させる。すべての国々は各国の能力に応じた取組を行う。
9.5
2030年までにイノベーションを促進させることや100万人当たりの研究開発従事者数を大幅に増加させ、また官⺠研究開発の支出を拡大させるなど、開発途上国をはじめとするすべての国々の産業セクターにおける科学研究を促進し、技術能力を向上させる。
9.c 後発開発途上国において情報通信技術へのアクセスを大幅に向上させ、2020年までに普遍的かつ安価なインターネット・アクセスを提供できるよう図る。

* 👨‍🏫 産業と技術革新の基盤を作ろう 👨‍🏫 ＪＩＳ（日本工業規格・日本産業規格）

つくる責任、つかう責任

SDG 12は、環境に有害な材料の管理に関する特定の政策や国際協定のような措置を通して、消費や生産パターンを促進することを目指す。ゴールが2020年までに達成したいと目指すターゲットは、そのライフサイクルを通して化学物質や廃棄物を環境上健全に管理し、それらが大気、水、土壌に放出されるのを大幅に減らし、人間の健康と環境に対する悪影響を最低限に抑えることである。

パートナーシップで目標を達成しよう

17.7
開発途上国に対し、譲許的・特恵的条件などの相互に合意した有利な条件の下で、環境に配慮した技術の開発、移転、普及及び拡散を促進する。

C1電気化学

✍ 平常演習

平常演習・課外報告書

💯 課外報告書 Web Class

？学んだ成果をＷｅｂサーバーで発信しよう

「電気化学？なんか電気ってつくと難しそう・・・」
「なんだか学問を難しいとか苦手とかで議論するのはさびしいなあ・・・じゃあ、たとえばさ、金属のナトリウムを単離するのにどうすればいいと思う？」
「・・・」
「理屈ではまあ食塩、塩化ナトリウムの中のナトリウムイオンを還元すればいいんだけど・・・」
「・・・」
「ヒドラジンとか強力な還元剤と反応させたら単離できると思う？」
「うーん、どうだろう？」
「薬品を使った還元では限度があるんだよね・・・そこで電気の登場。電圧をかければかけるだけ好きなだけ強力な還元力が得られるんだ」
「へー」
「電気化学の前半の講義ここでは主に物質化学工学実験Ⅱ で出てくるテーマの予習になるような内容を取り扱います！

回路計の選び方

電気回路に出てくる受動素子の種類は電気抵抗（レジスタンス）、静電容量（キャパシタンス）、インダクタンスの三種類しかありません。

電池式の書き方と電極の呼び方

化合物を表すのに化学式を使います。化学式には組成式やイオン式などがあります。ダニエル電池電池式 Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu 化合物を化学式で表すように、電池を表すには電池式があります。電池式はアノードを左側に書くのが慣例です。電池式の縦棒（|）は相と相との界面を表しています。界面の厚みはないものとみなします。 ? Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu ??? ( * ) 電池には電極があります。酸化が起きる極をアノード、還元が起きる極をカソードと呼びます。以前はアノードを陽極、カソードを陰極と呼びましたが、正極と陽極がまぎらわしいのでアノードと呼びます。アノードは電流が外部回路から流れ込む極です。カソードは電流が外部回路へ流れ出す極です。アノード、カソードは電流の向きに注目した呼び方です。それとは別に正極と負極という呼び方があります。電位の高い極を正極、電位の低い方を負極と呼びます。正極、負極は電位の高低に注目した呼び方です。

電気化学の基礎
電池の情報サイト. . ,1899-12-30 （参照 1899-12-30 ） .
過去の試験問題
ECCJ. . https://www.eccj.or.jp/mgr1/test_past/pdf/h30/h30_1.pdf. ,2020-2-14 （参照 2020-2-14 ） .

このマークは本説明資料に掲載している引用箇所以外の著作物について付けられたものです。

表 3 . 時間割

時間	月	火	水	木	金	土

0 -🕣08:50					🗑️ 廃棄 *
1 🕣08:50-🕥10:20			👨‍🏫 情報機器の購入からリサイクルまで～スマートフォンに至る歴史～情報処理概論
2 🕥10:30-🕛12:00			👨‍🏫 エネルギー化学 👨‍🏫 エネルギー化学特論	👨‍🏫 技術者倫理
3 🕐13:00-🕝14:30	👨‍🏫 無機工業化学	👨‍🏫 品質管理化学・バイオ工学実験	化学実験Ⅱ		化学実験Ⅱ
4 🕝14:40-🕓16:10
5 🕟16:20-🕖18:50				工業技術概論		応用物理化学特論