無機工業化学

パワープラントを支える材料のサプライチェーンを辿ってみよう

パワープラントは、生活に必要な電力を生み出すだけでなく、 工業製品を製造するのに必要な電力をも生み出している。 電気は、工業原料と言っていい。

発電や送電には多くの材料が使われる。 太陽電池に欠かせない半導体材料、 発電機や鉄塔に欠かせないを中心とする磁性材料、 送電の電線に欠かせないアルミニウムや銅を中心とする導電材料、 安全に欠かせない碍子などを構成するアルミナなどの絶縁材料。

これら発電や送電にかかわる工業製品をひとつえらびましょう。 そのサプライチェーンの上流と下流を辿ってみましょう。

サプライチェーンの上流側で出てくる磁性材料、導電材料、絶縁材料なのような機能性材料をひとつ選び、材料と物性について論じましょう。

そして、その製造使われるエネルギーについても考えてみましょう。


例)

発電、送電にかかわる工業製品として、太陽電池(ソーラーパネル)を選んだ。 ソーラーパネルは、発電を担うセルからなり セルを必要数並べて、樹脂や強化ガラスで保護し、屋外で使用できるようにしたものをパネルと呼ぶ。 これらを銅線などでつなぎ、必要な電圧できるようにしたものをストリングと呼ぶ。 * さらに、自家消費したり、送電したりするのに、パワコン(パワーコンディショナ)などの装置が必要になる。

太陽電池のサプライチェンの上流側で出てくる機能性材料として、 太陽電池のセルに使われる半導体材料の単結晶シリコンを選んだ。 太陽電池のセルの半導体材料については、最新工業化学p.68あるいは、現代の電気化学p.236に記載がある。 ちなみに、現代の電気化学の表紙は、太陽光パネルの素子群の写真である。

単結晶シリコンのサプライチェーンの上流をさらにさかのぼる。 単結晶シリコンは、引き上げ法で最新工業化学p.19図2.11で製造される。

単結晶シリコンの原料の高純度多結晶シリコンは、トリクロロシランから作られる。 その原料は、粗ケイ素であり、その原料は、ケイ砂(トン)とコークス(トン)である。 ケイ砂とコークスは、天然資源である。

単結晶シリコンインゴット(本)をスライスして、ソーラパネルモジュール(枚)とする。 ソーラパネルモジュールは20~30年使い続けられ、住宅の解体などで廃棄される。

廃棄された、ソーラーパネルは、 産業廃棄物の中間処理業者に持ち込まれ、 選別や破砕等が行われる。 最終的に、金属やガラス等の一部はリサイクルされ、残りは最終処分場に留置される。

https://www.solar-partners.jp/pv-eco-informations-42356.html?utm_campaign=Y_DAS&yclid=YSS.1000010645.EAIaIQobChMIyNXjxIeW8QIVy8EWBR0TFAT4EAAYAiAAEgLYXvD_BwE

単結晶シリコンを使った太陽電池は、効率が高いものの、製造に要するエネルギーが大きい。 大量生産と低コスト化のため、CVDによる成膜で作るアモルファスシリコンの太陽電池も検討されている。


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この科目の単位数は2単位なので、2×15時間が最低学習保証時間です。 試験期間も、試験をせずに、授業をするので、コマ数は15です。 1コマ1.5時間なので、最低学習保証時間を確保するには、1コマの授業に対して授業時間以外の0.5時間の学習が必要です。 WebClassに設定された平常演習は、そのためのものです。 したがってWebClassに設定された平常演習の取り組みに費やす時間の目安は、0.5時間(30分)です。 WebClassへの平常演習提出は、推奨しますが、必須ではありません。 提出されていなくとも、成績評価申請書に、各回の授業時間以外の0.5時間の取り組みが申告されれば十分です。未提出だからと心配することはありません。

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