大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A.太陽定数とは、地球の上空に太陽から降り注ぐエネルギーの単位で、1平方メートルあたり約1.37kWである。太陽光発電の発電効率は現状30％程度である。太陽光発電は太陽の光エネルギーを半導体で電気エネルギーに変換している。 半導体は基本的に非電導体である。半導体であるシリコンが輝いて見えるのは金属光沢ではなく屈折で全反射しているからだ。半導体は不純物を混ぜることで半導体素子として利用できるようになる。 半導体にはp型とn型があり、p型では共有電子が不足しており、n型では余っている。正孔と電子がつながると対消滅してエネルギーを放出する。太陽光発電では逆に光エネルギーで正孔と電子に分離する。 導電させる為には分子単位で繋がっていなければいけない都合、固体である半導体を接続するのは多くの苦労を要する。
A.機能性材料としてアルミニウムを選んだ。物性としては高い耐食性や熱伝導率、電気伝導率が挙げられる。
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A.再話）エネルギーの根源は太陽光である。目先の利益では太陽光は損である。太陽光パネルは 半導体は基本的に絶縁体。シリコンは共有結合である。シリコンはダイヤモンド結合である。屈折率が高いため表面で全反射している。絶縁体だが格子欠陥により余った電子がキャリアとして存在する。一方、ｐ型ではホールと言われる電子欠陥が存在する。プラスとマナスが合わさってエネルギーだけが放出される対消滅が起きる。光による電荷分離。それが太陽光パネルの仕組み。界面を作るには原子と原子でくっつける必要がある。太陽光1kW/m2 発表） 復習）ペロブスカイト太陽電池について調べた。ペロブスカイト太陽電池はペロブスカイト結晶を用いた太陽電池で、色素増感太陽電池の一種で、塗布技術で容易に作成できるために既存の太陽電池より低価格で、フレキシブルに作成できることがわかった。
A.【講義の再話】 太陽エネルギーが地球の上空に降り注がれる、このエネルギーは太陽定数と呼ばれ、これが地球に入射するとそのほとんどが地球から放射され、熱平衡となる。この太陽エネルギーは農耕はもちろん様々な点で利用されている。我々の生活はもはやエネルギーなしでは考えられず、今や石炭から、石油に形態を変えた。二酸化炭素を燃焼過程で排出するため環境的対策が試みられている。 【発表の要旨】電気のサプライチェーンの蒸留と下流をさかのぼるため、これに関連した磁性材料、導電材料、絶縁材料、半導体材料の機能性材料の中から変圧器を選択した。そして、これの製造に使用されるエネルギーについても考えた。 【復習の内容】 送電に関係する工業製品として、変圧器を選んだ。変圧器は交流電力の電圧の高さを電磁誘導を使って変換する機器・電子部品のことである。電圧だけでなく、電流も変換させることができ、周波数を変えずに電力をある電気回路から別の電気回路に転送したりもする。 変圧器のサプライチェーン上流側で出てくる機能性材料として、変圧器内部で電圧の変換の仕組みをつかさどっているコイルを選んだ。コイルのサプライチェーンの上流をさらにさかのぼる。コイルはエナメル線を何重にも巻くことによって作ることができる。 エナメル線はおもに銅と亜鉛から作られている。銅と亜鉛は天然資源である。 電気保安技術者に依頼し、変圧器の取り外しを委託し、その後、廃棄を予定している変圧器は高濃度PCB廃棄物としてPCB特別措置法の保管基準に従い保管する必要がある。具体的には、周囲に囲いがあること、必要事項が記載された掲示板が設けられていること、PCB含有ステッカーが貼りつけられていること、飛散、流出、地下浸透しない措置をとることなど。その後、様々な手続きを通して変圧器は中間貯蔵・環境安全事業株式会社（JESCO）にて処分される。 PCBは水に極めて溶けにくく、沸点が高いなど物理的な性質を有している油状の物質である。また、熱で分解しにくい、不燃性、電気絶縁性が高いなど、科学的にも安定な性質を有している。また、その毒性として脂肪に溶けやすいという性質から慢性的な脂の摂取により体内に徐々に堆積し様々な症状を引き起こしている。例としてはカネミ油症事件が挙げられる。このことから、変圧器など現代の工業製品として人が豊かに暮らしていくためにはこういった画期的な工業製品が開発されていく中で廃棄処理が適切に行われないと人体に悪影響を及ぼしてしまうことがあるからしっかりとした知識と行動とそれに伴う責任が必要であると考えた。
A.太陽電池のサプライチェーンの上流側で出てくる機能性材料として透明導電体を選択した。太陽電池の表面には透明な導電体が必要である。これにより、光が太陽電池内部に入り込むことができる。一般的には酸化インジウム錫が使用されるが、最近ではより低コストで効率の高い代替材料の研究も進んでいる。
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A.【講義の再話】 発電、送電に関わる工業製品について学んだ。 【発表の要旨】 発電、送電に関わる工業製品を一つ選び、その作り方や材料を調べた。 【復習の内容】 発電、送電に関わる工業製品として半導体チップを選んだ。半導体チップの基盤はシリコンウエハーである。 シリコンウエハーの原材料はケイ素である。ケイ素は石に含まれ、還元装置であるアーク炉にて純度98?99%の金属シリコンが生成される。金属シリコンから多結晶シリコンを作り出す。 多結晶シリコンは、金属シリコンと塩化水素を約300°Cで反応させトリクロロシランを合成し、蒸留によって高純度化したトリクロロシランを高純度水素ガスで還元し高純度のシリコンを得る。反応は1100°C～1200°Cの炉内で行われる。 多結晶シリコンからCZ法か、FZ法のどちらかを用いて単結晶シリコンが生成される。 棒状になった単結晶シリコンを1mm程の厚さで切断し、表面を研磨されることでシリコンウエハーが完成する。 半導体チップは含まれている責金属を高純度で回収、精製することで再利用される。経年劣化により再利用できなくなったものは埋め立て処分される。
A.地球におけるエネルギーの大半は太陽を基にしたエネルギー。米沢キャンパスでは消費電力をリアルタイムで把握できるシステムがある。 グループ活動は写真を撮り忘れてしまいました。（参加してグループ活動はしました） 有機EL 現代の電気化学より、有機型ELはフッ素フィルム、ポリエステルフィルム、電膜、絶縁層、発光層などのパーツからできているが、今回はフッ素フィルムに注目した。 蛍石を微粉砕し、硫酸と反応させることでフッ化水素酸を取り出す。フッ化水素酸をもとにフッ素フィルムを作成する。 有機ELの代表的な使用例としてテレビがあるが、リサイクルの対象ではないため粗大ゴミに出す必要がある。
A. 平常演習では「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」という課題について議論した。そこで太陽光パネルを選んだ。 太陽光パネルはシリコン系が主流であり、シリコンに微量のリンが含まれているN型半導体と、ホウ素やアルミニウムが含まれるP型半導体で構成されている。この二つの半導体に光子（太陽光）があたると、衝突したときのエネルギーによって電子と正孔が発生し、それぞれ－と＋の電荷を帯びた粒子が電極を移動することで電流が流れる。太陽光パネルは寿命を迎えた後は産業廃棄物として処理される。一方で、太陽光パネルを支える支柱や架台はリサイクルに回収される。
A.再話 産業革命が起こり、石炭の使用が始まり、太平洋戦争後から石油が現在でも使用されている。2023年6月1日のCO2層度は推定442ppm。ここ百年で大気中の二酸化炭素濃度は約1.4倍になた。対策として、再生可能エネルギーを使用し始めた発電量不足が課題となっていいる。 発表の要旨 演題：パワープラントを支える材料のサプライチェーンをたどってみよう グループ名：ティム 工業製品として半導体チップを調べた。基盤はシリコンウエハーである。シリコンウエハーの原料はシリコンであり、シリコンは珪石に含まれているケイ素から金属シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンの順で生成していき棒状の単結晶シリコンで切断研磨されて、シリコンウエハーが完成する。
A.講義の再話 教科書の図から太陽電池の原理、p型半導体、n型半導体について学ぶ。パワープラントを支える材料として磁性材料（鉄など）、導電材料（アルミ、銅）、絶縁材料（アルミナ）、半導体材料がある。 発表の要旨 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ましょう 白熱電球を構成する材料について調べた。絶縁材料はガラス、導電材料はタングステン、ヒューズ線などが用いられる。 復習の内容 白熱電球と絶縁材料、導電材料の関係をまとめ、フローチャートに示し、webclassから提出した。
A.・太陽光発電について学んだ。 ・電線の材質や構造について調べた ・発電、送電線にかかわる工業製品として、電線を選んだ。材質としては銅、アルミが多く、特殊導体として合金、銀、金などがある。また、絶縁体として塩化ビニル、フッ素架橋ポリエチレンなどが使われる。 電線の構造としては、導体の上に絶縁体を被覆した構造になっている。
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A.私は、身近な製品としてイヤホンを選びました。イヤホンが音声信号を音に変換するための部品はドライバーと呼ばれ、一般的な耳栓型のイヤホンの場合、バランスドアーマチュア型と呼ばれる方式が用いられている。構造は、アーマチュアと呼ばれるアルミニウム合金などの金属が２セットのコイルとネオジム磁石を挟んだ構造であり、コイルに音声信号が流れるとアーマチュアが振動し、その信号がダイヤフラム、空気と順に伝わることで音が生じる。 イヤホンの機能性素材としてネオジム磁石は、主にネオジム、鉄、ホウ素を融解して合金にする粉末冶金と呼ばれる方法で合金化した後、アルゴンや窒素などの雰囲気ガスで酸化を防ぎながら粉砕することで作られる。また、これらの素材は全て鉱物であるので天然資源である。 ネオジム磁石の粉末（ｇ）は、焼結、加工されることでネオジム磁石（個）となる。また、ネオジム磁石は主にモーターに使用されており、自動車、洗濯機、エアコンを解体した際に廃棄される。 イヤホンは、廃棄される際にリチウムイオン電池やネオジム磁石に使用されたレアメタルがリサイクルされ、残りは最終処分場に廃棄される。 ネオジム磁石を使用することで高効率のモーターを製造することができるものの、耐熱性を上げるためにジスプロシウムが使われているなど、ネオジム以外にもレアアースが使われているため、これらの重希土類を使用しない磁石の開発が行なわれている。
A.エネルギープラントの重要性について学んだ。 パワープラントを支える材料としてアモルファス合金を選んだ。 アモルファス合金のサプライチェーンを辿り調べた。
A.再話：発電には火力発電、水力発電、風力発電、地熱発電、原子力発電、太陽光発電など多くの発電方法がある。太陽光発電は近年注目されており、半導体が用いられている。この半導体であるシリコンが輝いて見えるのは金属光沢ではなく屈折で全反射しているからだ。太陽光発電は太陽の光エネルギーを半導体で電気エネルギーに変換している。 発表の要旨 題材：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ましょう グループ名：ティム メンバー：?根澤颯太、川口倖明、斎藤滉平、大石懐、山崎優月、皆川文音 役職：調査 復習の内容：工業製品として半導体チップを選んだ。この半導体チップの基盤としてあるのがシリコンウエハーである。 シリコンウエハーについてのサプライチェーンを辿っていくことにする。 シリコンウエハーの原材料は半導体材料のシリコン(ケイ素)である。 ケイ素は珪石に含まれており、アーク炉(還元装置)によって純度98~99%の極めて高い純度で金属シリコンが生成される。金属シリコンからシーメンス法を用いて、高純度の多結晶シリコンを作り出す。ここで、シーメンス法とは金属シリコン、塩化水素を約300℃で反応させトリクロロシランを合成、蒸留によって高純度化したものを高純度水素ガスで還元する方法である。(今回用いた方法) 多結晶シリコンからCZ法-FZ法のどちらかを用いて、単結晶シリコンが生成される。棒状の単結晶シリコンを切断・研磨してシリコンウエハーが完成する。
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A.[発表の要旨] 私達のグループでは絶縁材料について取り上げ議論、調査しました。 絶縁材料は変電設備、パワー半導体、インバータ、モータなどに使われており、合成樹脂等で作られています。かつては硫黄、パラフィン、ガラスなどの天然物からつくられていましたが、ポリ塩化ビニル、合成ゴム、ポリエステルなどを利用することで電気絶縁性、耐熱性、機械的特性が優れていることがわかりました。
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A.太陽定数について学んだ。地球の上空で垂直に降り注ぐ太陽のエネルギーについての指数である。 風力発電について、その発電・送電にかかわるプロペラについて議論した。剛性の高い炭素繊維複合体が必要なことが分かった。
A.パワープラントを支える材料の工業製品として電線を選んだ。 電線には種類があるが、今回は電力用電線について調べた。電力用電線は、電気エネルギーを輸送することを役割とし、送電や配電、配線の役目がある。3次変電所（配電変電所）で電圧を下げた電気を消費者の付近まで運ぶ役目をもつのが配電線である。送電線には、硬銅線をより合わせた裸硬銅より線や、亜鉛メッキ鋼線を中心としてその周辺に硬アルミ線を同心円に各層交互反対により合わせた鋼心アルミより線がある。 電気のサプライチェーンの上流では、燃料の調達があり、燃料調達先の多様化や、運搬などもある。サプライチェーンの下流では送電・配電やエネルギーサービスがあり、送電設備の整備などがある。
A.セラミックス 原料 アルミナ ジルコニア 電線保護用として使われるセラミックヤーンスリーブ 常用温度1000℃ アルミナ生産国 オーストラリア、インドネシア、ベトナム
A.第6回で学んだようにアルミニウムの生産には大量の電気を消費する．また，工業製品の生産には各種装置の稼働が不可欠である．よって電気は必要不可欠な工業原料である．太陽光パネルが一般家庭に設置され，利用されるようになったが，発電量は年間200~580 kWhである．太陽光で工業用電源を賄うには広大な面積の太陽光パネル発電所が必要となる． 現在の日本では石炭，LNGを中心とする火力発電が7割を占め，自然エネルギーは2割程度である．日本の発電を支える火力発電は燃料を必要とする．石炭はオーストラリア，インドネシアからの輸入で8割を超え，LNGはオーストラリア，マレーシアからの輸入で4割程度である．国内生産の割合は石炭が0.5%，LNGが22%である．（2018） 碍子は一般に電線とその支持材の間に設置し，それぞれを絶縁する役割をもつ．よって電気絶縁性に優れ，使用環境から耐候性や強度を求められる．セラミックやガラスを用いる場合が多く，長石やソーダ石灰ガラス，アルミナを原料とする．使用後に廃棄する場合はセラミックであるから破砕し埋め立てられると考えられる．
A.【講義の再話】 損得を考えると太陽光発電は損である。半導体は絶縁 【発表の要旨】 演題「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ましょう」、グループ名「ゲルマニウム」、共著者名「富樫聖斗、滋野玲音、新井駆」、自身の役割「調査」 【復習の内容】 半導体の材料としてゲルマニウムがある。現在の入手方法としては、半導体素子製造工程で生じる粗悪なゲルマニウムを回収精製している。 ●選んだ材料「ゲルマニウム」 発電、送電にかかわる工業製品として、半導体材料として使われる「ゲルマニウム」を選んだ。ゲルマニウムは温度32℃以下で電気を通す物質であることから半導体材料としてかなり重宝されている。 ゲルマニウムのサプライチェーンの上流にさかのぼると、資源である亜鉛鉱石がある。ゲルマニウムは亜鉛鉱石内に微量に含まれていることから、亜鉛鉱石から亜鉛を採る副産物として回収していることがわかった。ただ、採掘方法としてのコストが高いことから、現在では半導体素子製造工程で生じるゲルマニウムスクラップ(粗悪なゲルマニウム)を回収し、精製している。 ゲルマニウムのサプライチェーンを下流側にさかのぼると、半導体材料としてゲルマニウムの性質を活かしたトランジスターやダイオードがあったが、現在はシリコンに置き換われているため、宇宙用の太陽電池や暗視カメラ用の赤外線レンズに用いられている。
A.工業製品 風力発電のブレード 上流 風力発電 風→プロペラ→電気→架空送電線→発電所→各家庭 ↓ ブレードの上流にさかのぼる ブレードの素材 ガラス繊維、エポキシ、ビニルエステル樹脂、炭素繊維 これらの原料 ガラス繊維(＝リサイクルガラスｔ） 廃棄された風力発電 寿命は20年 ブレードはリサイクル可能
A.・講義の再話 第8回の講義では、エネルギープラントについて学習しました。発電の歴史を学び、動力から電気を生み出す磁性材料として鉄についての理解を深めました。 ・発表の要旨 演題：パワープラントを支える材料 グループ名：津軽 役割：プロジェクト管理 共著者名：神田燦汰，佐々木秀人，平野一真 絶縁材料について調査しました．変電設備，パワー半導体，インバータ，モータなどに使用され，材料は現在は合成樹脂材料が利用されていることがわかりました．電気絶縁性，耐熱性，機械的特性が優れていることがわかりました． ・復習の内容 発電，送電に関わる工業製品として絶縁材料を選びました。絶縁材料は変電設備，パワー半導体，インバータ，モータなどに使用されます。材料はかつては，硫黄，パラフィン，ガラスなどの天然物であったが，現在は合成樹脂材料が利用されています。具体的には，ポリ塩化ビニル，合成ゴム，ポリエチレン，ポリエステル，エポキシ，シリコーンなどです。天然物に比べて，合成樹脂材料は電気絶縁性，耐熱性，機械的特性が優れています。絶縁材料のサプライチェーンの上流側で出てくる機能的材料としてポリ塩化ビニルを選びました。ポリ塩化ビニルは，塩化ビニルモノマーを原料とし，懸濁重合法という合成方法で作られます。ポリ塩化ビニル製品を処分する際の二酸化炭素排出量は比較的少なく，環境への影響も小さいといえます。また，再利用の方法として，エネルギーリカバリー，マテリアルリサイクル，フィードストックリサイクルなどがあります。
A.【講義の再話】 太陽からエネルギーを受け取って様々な場面で役立てていることを学んだ。主にソーラーパネルによる太陽光発電などがあるが天候等で発電量が左右されるため、火力発電等の化石燃料を用いた発電が必要である。 【発表の要旨】 チーム名 なし メンバー 関馨太 小林太陽 加藤星 電線に送電線を選択してどのような役割を持っているか示した。また、送電材料に硬アルミ線や亜鉛めっき銅線が使用される。サプライチェーンの材料として銅を選び、銅の蒸留について示した。 【復習の内容】 発電、送電に関わる工業製品として送電線を選択する。送電線とは発電所と発電所、または変電所同士の間を結んで大量の電気を高電圧で無駄なく効率よく送る線のことである。原料としては被覆として絶縁体のビニルやポリエチレンを使用し、導体として硬アルミニウム線、亜鉛メッキ銅線を使用している。また、多導体送電線の間隔を一定に保持し、電気的、機械的特性を安定に保つためにスペーサが使用されている。 送電線のサプライチェーンの上流側に出てくる機能性材料として送電線の導体に使われる送電材料の銅を選択する。銅は乾式精錬法で製造され、銅鉱石を粉砕、選鉱、溶錬、電解精錬という流れである。銅鉱石の単位はトンであり、天然資源である。 廃電線の発生源である電線会社、電力・通信会社からは解体業者を経て再び電線会社が使う資源となる。工事会社からは廃品回収業者、解体業者を経て伸銅や精錬銅、その他の製造業の資源としてリサイクルされる。リサイクルされなかった廃電線は産業廃棄物となる。 リサイクルの流れとしては、導体である銅は電線や銅製品に、絶縁体である被覆はサーマルリサイクルとして高炉原料や燃料油、固形燃料になる。また、マテリアルリサイクルとして電線やその他プラスチック製品になる。
A.私たちのグループでは，絶縁材料としてガラスを挙げた．ガラスのサプライチェーンの上流に向かうと原料であるけい砂，ソーダ灰，石灰石になる．また，ガラスの製造方法は，フロート法と呼ばれ，原料を1600℃で原料を溶かして，冷やしながらガラスの形に成形していく．実際に電気に関わる製品として，電球が挙げられた．電球を処分するとガラス，フィラメント，ヒューズ，口金に分解される．ガラスは再び溶かして，他のガラス製品に再利用される．
A.発電や送電に関わる工業製品として電線を選んだ。電線は銅や鋼、アルミなどを利用している。これに必要な金属を生成するためにはまず溶鉱炉で精錬し粗金属とし、さらに電解精錬を用いてファイブナインとする。
A.パワープラントとして風力発電のサプライチェーンを調べました。
A.私たちの班では、電線について調べました。送電線とは、発電所・変電所、または変電所同士の間を結んで、大量の電気を高電圧で無駄なく効率よく送る役割をもつことが分かりました。原料は、内側に亜鉛メッキ銅線、外側に硬アルミ線があり、また径間スペーサという、クランプ内のスプリングによって送電線を常に一定の力で把持する多導体スペーサなども含まれていることがわかりました。サプライチェーンの銅の上流では、銅鉱石を炉で高温に熱し、溶かし、不純物を取り除き、純度99%にする流れがあるそうです。下流では、発生源の電線会社、電力・通信会社から、解体業者という回収ルートを通って、電線会社で再生するという流れがあるそうです。また、撤去されたEM電線・ケーブルから、導体である銅は、電線及び銅製品に再利用するそうです。また、被覆部分は、高炉原料や燃料油、固形燃料などにサーマルリサイクルされたり、電線および、その他プラスチック製品にマテリアルリサイクルされるそうです。
A.スマートグリッドでは、センサーを使って電力を計測し、インターネットを使って発電量を制御する。 発電、送電にかかわる工業製品として電線を選んだ。原料は、銅、銅合金、アルミニウムなどである。サプライチェーンの上流について考えてみる。鉱山で採掘された銅鉱石は、製錬所で炉に入れられそこで高温に熱し、溶かし、純度99％の粗銅をつくる。これをさらに精製し純度99.99％の銅をつくるというものがある。下流には発電所から変電所に送られ消費者に届けられるというものがある。導電材料としても銅を選んだ。銅の物性は、軟らかく、電気伝導度および展延性が高い金属であり、他の金属と接触することで電気腐食をおこすという性質がある。電解精錬を利用するので、銅の製造に使われるエネルギーは電気エネルギーである。 最新工業化学の教科書で火力発電について調べた。
A.【電気のサプライチェーン】を調査しました。 燃料調達（液化天然ガス、石炭、水源）→発電所→超高圧発電所→一次変電所→二次変電所→配電用変電所→柱上変電所→住宅 発電所の時点で27万5000Vであった電気が、サプライチェーンの下流に行くにともなって、小さく圧縮され、最終的に100Vの電気が住宅へ供給されます。 複数種の変電所がある理由は、大工場や鉄道変電所などの住宅よりも大きな電圧を求める場所へ、適切な大きさの電気を供給するためです。 【陶器製がいし】について調査しました。 素材 : セラミックス （錆びない、固い、強い、電気を通さない） 製造の過程で1300℃での焼成があります。 1300℃を出す工業炉に必要なエネルギーは、日本の全使用エネルギーの約18%を占めます。
A. 絶縁材料としてセラミックスを選んだ。セラミックスの原料は、アルミナやジルコニアがある。より高い性能が求められるようになり、昔は原料が天然のものであったが、最近では純度や粒子径が揃った人工の原料へと変更されてきている。 セラミックスは電線の保護用として使われることがあり、セラミックスヤーンスリーブという製品がある。常用温度は1000℃とされている。
A.柱状変圧器について調べた。 構造としては、アモルファス鉄にコイルが巻かれている。絶縁油（油入変圧器）やブッシングという磁器などの絶縁体も使われている。 アモルファス鉄は鉄、ボロン、ケイ素の合金である。 ブッシングは珪石や年度が材料である。 下のサプライチェーンとして 絶縁油のリサイクルが一部行われている。
A.「講義の再話」 太陽から得られるエネルギーは様々な恩恵があるが、天気に左右されやすく、エネルギーを得る設備も非常に高い。 「発表の要旨」 演題：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ましょう チーム名：ゲルマニウム メンバー：滋野玲音、富樫聖斗、篠原凛久、新井駆、 発電に関係する工業製品として半導体を取り上げる。 半導体の材料はシリコンやゲルマニウムであり、ゲルマニウムに注目する。 ゲルマニウムは32℃以上の高温で電気を通すようになる物質である。 昔は亜鉛鉱石内に微量に含まれており、副産物として回収されていた。 現代は半導半素子製造工程で生じる粗悪なゲルマニウムを回収精製している。 「復習の内容」 太陽光発電の仕組み、半導体について復習した。
A.工業製品：磁器製碍子 磁器製碍子は通常の焼き物と同様に様々な原料を混ぜ合わせて練り上げ、形を整えて高温で焼き固めることにより作られる。 ①原料(磁石、長石、粘土、アルミナなど)を調合 ②原料水を加え、細かく砕きながら均一に混ぜ合わせたのち、粗い粒子や鉄粉などの異物を取り除く ③水分を絞った後、空気を抜きながら均一に練り、円柱状や円筒状にする ④懸垂碍子やがい管などの形を作る ⑤乾燥させて釉薬をつける(釉薬により電気的・機械的強度が増す、また碍子表面に汚れが付きにくくなる) ⑥1300℃の高温で焼く ⑦碍子と金具を組立て、品質検査を行い完成
A.授業内では、日本産業規格JIS C分野における材料、電線、ケーブル等について学習した。9 . ◇ トイレットペーパーがなくなったら？－パルプ、紙、 また、グループワークとして以下の内容で討論を行い、グループの結論を導いた。 グループワークにおいて、私は調査の役割を担った。 演題：パワープラントを支える材料のサプライチェーン グループ名：不明 共著者：平尾朱理、佐藤智哉、宍戸智哉 発電、送電に関わる工業製品として、私たちは火力発電で利用される蒸気タービンを選んだ。蒸気タービンは高強度ニッケル超合金にTBCをメッキしたものであり、これらの主な原料はニッケル、クロム、コバルトである。サプライチェーンを更に上流に辿ると、ニッケル、コバルトは粗金属アノードからの電解精錬によって工業的に製造されていることが分かった。また、クロムハーツ鉱石を電気炉で焙焼し，硫酸溶液に溶解してクロム塩とし、これを電気分解することで工業的に得ることができる。 授業時間外の取り組みとして、ニッケルマットを原料とした、ニッケルとコバルトの製造のサプライチェーンを紙面上に図示した。
A. 入射した太陽エネルギーのほとんどは、地球から放射され地球は熱平衡の状態にある。しかし、人類の活動の活発化により熱平衡が崩れ、地球の温暖化が進んでいる。 風力発電:風の力を利用して風車を回し、風車の回転運動を発電機に伝えて電気を起こす。 上流側の機能性材料:炭素繊維
A.１kwhを発電するときのCO２排出 石炭火力発電で0.867kg→0.867x10^-3t 石油火力発電で0.721kg→0.7210^-3t グラス生産 2020実績で生産活動量88.6万とCO２t出量68.5万t 68.5万÷0,867×10^-3=790.08
A.白熱電球は絶縁材料としてガラスを、導電材料としてタングステン（フィラメント)を使用し、高温で電気を通すようになっている。また、コンスタンタン線（ヒューズ線)、銅５５％、ニッケル４５％ もしくはスズメッキの金属も利用される。
A.講義の再話 エネルギープラントについて学んだ。 発表の要主 電線について調べた。学校で使われる電力は近くの変電所で家庭用で使える電圧に変えている。 復習の内容 送電ロスを出来るだけ少なくするために超高圧で送電し、街中を6600Vで配電し、家の近くにある柱上変圧器で100Vに下げて利用できるようにしている。
A.再話：現在再生可能エネルギが大きな話題が挙げられているが、現状再生可能エネルギーだけでは電力を補うことはできていない。 発表の要旨：石油、天然ガス、石炭そして、毎日目にする電線に着目して議論をした。用途について調べた。 復習の内容： 石油、天然ガス、石炭→火力発電 水→水力発電 風→風力発電 ↓ 送電線→配電線→家庭など 電線などに使われるフッ素樹脂は、耐熱性・耐寒性・耐薬品性・耐候性に優れている。難燃性、非粘着性、低摩耗性、低誘電率の特徴もある。 用途は、コンピュータや通信機器、計測・制御機器などの機器の内部配線に広く使用されている。また、耐熱性、耐寒性、耐薬品性、耐候性などが要求される厳しい環境でも使用されている。
A.太陽電池のサプライチェーンについて調べた。太陽電池はシリコンの結晶にリンやヒ素を混ぜたn型半導体とホウ素を混ぜたp型半導体からなることが分かった。しかし、題材を決めるのに時間がかかり、時間内にこれ以上調べて記載することができなかった。
A. 太陽から来るエネルギーはフルで使っても1.37ｋWしかなく限界も存在する。 変圧器のサプライチェーン チーム駒林 佐藤一聖 河合敦 武井勇樹 概念化をした。ブッシング（碍子）はケイ石からできていることが分かった。 今回は、柱状変圧器について調査した。この製品の部品は、アモルファス鉄、コイル、絶縁油、ブッシング（碍子）である。アモルファス鉄は軟磁気特性を持ち、方向性電磁鋼板などに比べて無負荷損が約1/3?1/5と小さく、CO?の排出量の削減に貢献している。
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A.サプライチェーンに関連した絶縁材料として電球を選びました。電球はガラスからなり、電球を囲むがっすが絶縁体として働き、電流が漏れることを防いでいる。ガラスの上流として、原料をけい砂、ソーダ灰、石灰石とする。フロート法により、約1600℃で溶かして、型にはめることでガラスが完成する。ガラスの下流は一度使用したガラスを細かく砕いてカレットと呼ばれる原料になり、差利用できる。例えば、建材用ガラスや自動車ガラスは砕いてカレットにすることで、道路や建物の建材としてリサイクルされる
A. 太陽定数 ＝約1.37kW/m2の恵みで全てのDNAの活動が支えられている。 DNAの活動であまった エネルギーは気が遠くなるような長くて穏やかな時の流れの中で 石炭や石油の化石燃料として地中深くに蓄えられてきた。 発電、送電に関わる材料として絶縁材料について調べた。これは、変電設備、パワー半導体、インバータ、モーターなどに使われる。かつては材料として硫黄、パラフィン、ガラスなどの天然物が使われていた。現在はポリ塩化ビニル、合成ゴム、ポリエチレン、ポリエステル、エポキシ、シリコンなどの合成樹脂系材料が使われている。これは電気絶縁性、耐熱性、機械的特性が優れている。 ソーラーパネルについて調べた。太陽光が半導体に当たると、n型半導体のほうにマイナスの電子、p型半導体のほうにプラスの正孔が集まる。 これで乾電池と同じ状態になるので、2つの電極に導線をつなげば電子が正孔のほうへ移動して電気が流れる。 この時に発生する電力を光起電力と呼び、この仕組みを「光起電力効果」という。
A.講義の再話 太陽光発電に欠かせないソーラーパネルの仕組みや特徴について学んだ。また、使用できなくなったソーラーパネルの再利用が重要であることが分かった。 発表の要旨 グループ名：ゲルマニウム 共著者名：富樫聖斗、篠原凛久、滋野玲音 私たちのグループは半導体材料であるゲルマニウムについて調査した。ゲルマニウムは半導体の材料として非常に重要であり、32℃以下で電気を通す物質となる。 復習の内容 ゲルマニウムの資源は昔は亜鉛鉱石内に微量に含まれているものを副産物として回収していたが、現在の日本では、半導半素子製造工程で生じるゲルマニウムプラスチック（粗悪なゲルマニウム）を回収精製していることが分かった。
A.講義の再話 太陽があることで、石油や石炭の化石燃料が生まれ、第一次エネルギーだけではなく、今では再生エネルギーとしても使われている。 発表の要旨 グループ名：ゲルマニウム 共著者名：新井駆、篠原凛久、滋野玲音 半導体材料としてゲルマニウムを選んだ。採取方法としては、昔は亜鉛鉱石内の副産物として、今はスクラップを回収し精製して得ている。 復習の内容 電気のサプライチェーンで火力発電では、石炭や石油などの化石燃料から火力発電所、一次変電所、二次変電所、配電用変電所、柱上変圧器の流れで住宅にくる。 発電、送電に関わる工業製品として、多接合太陽電池を選んだ。多接合太陽電池は、吸収する光の波長が異なる複数の半導体層を重ね、発電効率を良くする太陽電池である。この電池に使われる半導体材料のゲルマニウムを選んだ。ゲルマニウムは低温では電気をほとんど通さないが、高温では電気を通す性質を持つ。ゲルマニウムのサプライチェーンの上流を遡る。ゲルマニウムは亜鉛鉱石などに微量に含まれており、製錬して得ている。サプライチェーンの下流側では、現在のゲルマニウムは宇宙用の太陽電池や暗視用の赤外線レンズなどに使用されている。また、現在では半導体素子製造工程で生じるゲルマニウムスクラップ（粗悪なゲルマニウム）を回収し精製している。精製に焼結や加熱が行われるので、必要なエネルギーは火力エネルギーである。
A.[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ましょう] 私達のグループでは絶縁材料について取り上げ議論、調査しました。 絶縁材料は変電設備、パワー半導体、インバータ、モータなどに使われており、合成樹脂等で作られています。かつては硫黄、パラフィン、ガラスなどの天然物からつくられていましたが、ポリ塩化ビニル、合成ゴム、ポリエステルなどを利用することで電気絶縁性、耐熱性、機械的特性が優れていることがわかりました。 386DAFF9-FF20-40D0-8592-9C4DFEF8E3AC.jpeg
A.
A.風力発電 風の力を利用して風車を回し、風車の回転運動を発電機に伝えて電気を起こす。 上流側の機能性材料?炭素繊維
A.絶縁材料は変電設備、パワー半導体、インバータ、モータなどに使われる。材料としてかつては硫黄、パラフィー、ガラスなどの天然物が使われ、現在では合成樹脂系材料（ポリ塩化ビニル、合成ゴム、ポリエチレン、ポリエステル、エポキシ、シリコーン）などが使われる。理由として、電気絶縁性や耐熱性、機械的特性に優れていることが挙げられる。
A.発電、送電に関わる工業製品として風車を選びました。風車は、風の力を利用して回転運動を発電機に伝える電気を起こすものです。風車は、ナセルとローラータワーからできています。ナセルとローラータワーは、増速機や発電機、ローターハブなどからできています。
A.【講義の再話】 工業製品の原料単価が上がると、電気代が高騰する。太陽光発電で賄えるのは、昼間の日光があるときで、約30kWであり、再生可能エネルギーの太陽光だけでは電気が全然足りない。 【発表の要旨】 私たちの班では、発電、送電に関わる工業製品として電線を選んだ。電線の原料は主に銅とアルミニウムであり、今回はアルミ電線について調べた。サプライチェーンを上流に遡ると、アルミニウムはボーキサイトを原料としている。ボーキサイトに水酸化ナトリウム水溶液を加えてアルミン酸ナトリウムを生成し、1200～1300%で焙焼してアルミナを生成する。アルミナを電気分解することによってアルミニウムを製造している。製造したアルミニウムをダイスと呼ばれる真ん中に穴の開いた円筒形の金型をサイズ順にセットしていき、そこにアルミ線を通し、0.9~0.4mmくらいに伸線していく。伸線を終えたアルミ線に様々な色にコーティングして冷却する。冷却したアルミ線を束ね合わせるとアルミ電線が製造される。サプライチェーンを下流に遡ると、電力を電線から電力会社などに送られ、電気を使用できるようになる。 【復習の内容】 電線の製造工程をフローチャートでまとめた。
A.再話 電気を生み出す方法とその歴史について学んだ 発表の要旨 電線 送電線 発電所、変電所、または変電所同士の間を結んで大量の電気を高電圧で無駄なく効率よく送る役割。 原料 亜鉛メッキ銅線、硬アルミ線 サプライチェーン 銅の蒸留、銅鉱石を炉で高温に熱し、溶かし、不純物取り除き純度の高い銅を得る 復習の要旨 電気を生み出す方法として、原子力発電の仕組みについて調べた。 原子力発電の仕組みはウランを核分裂させて熱エネルギーを得て、それによって水を沸かして蒸気にし、蒸気の力でタービンを回して電気を起こすということを学んだ。
A.
A.・地球の上空で垂直に降り注ぐ太陽のエネルギーは、 太陽定数と呼ばれる。 太陽定数の値は、 1.37kW/m2である。 地球表面全体で平均した太陽放射エネルギーは、0.342kW/m2で、 太陽定数の1/4にあたる。 4323.3912kJ/cm2 : 499.2624kJ/cm2 :1032641.98812cal/cm2。入射した太陽エネルギーのほとんどは、地球から放射され、地球は熱平衡の状態にある。 産業革命以降のの人類の活動による二酸化炭素濃度の上昇で、熱平衡が崩れ、温暖化が進んでいる。 ・私たちの班は石炭のサプライチェーンをたどった。石炭はオーストラリアやインドネシア、中国から調達している。輸送には中継基地が活用され、発電所や製鉄所に送られる。 ・二酸化炭素と電力の関係について学習した。この100年間で地球大気中の二酸化炭素の濃度は1.4倍なった。前史時代の二酸化炭素は280ppmでほぼ一定だったが、石炭を使い始めた産業革命から指数的に増加を始め、現在では442ppmとなっている。現状を打破するには電気エネルギーを備蓄する電池の技術が必要不可欠である。
A.資料作成係 飯塚 横浜 中島 発電の際にタービンを使用している。そこでは、ニッケル基超合金を使用していた。ニッケル基超合金は主にニッケル、コバルト、クロムなどが材料元素である。物性はタングステンよりも強度が高いとされている。
A.講義の再話：再生可能エネルギーだけで電気を補うことが、環境改善や脱炭素社会達成に一番有効な方法であるが、再生可能エネルギーは天気に左右されたり、発電した電気の備蓄法が必須であったりと問題も多いため、再生可能エネルギーだけで電気を補うことは実現できていない。だが、スマートグリッドというIT技術を利用して発電量を制御する方法で、天気に左右される再生可能エネルギーの余剰電力を電池に蓄えて、電気のロスを減らしている。 発表の要旨：演題はパワープラントを支える工業製品であるがいし、グループ名はがいし（おそらく）、共著者名は 川前勇斗・小泉まい・菊地玲乃。講義で初めて知った製品だが、説明を聞いて調べたくなったため選んだ。自分の役割は、概念化・正式な分析・調査であった。 復習の内容：発電、送電にかかわる工業製品として、がいしを選んだ。がいしは、電気を絶縁し電線を支える器具である。がいしにはさまざまな種類があり、そのなかでも、鉄塔で送電線を支え、鉄塔と電線を絶縁する「懸垂がいし」と、電線を支えながら電線と機器・建物を絶縁し、機器・たてもの内に送電する「がい管」がある。がいしは、陶石・長石・粘土・アルミナなどの原料から作られる。使用する原料を選び、水を加えて細かく砕きながら混ぜ合わせ、異物と水分を取り除いた後、空気を抜きながら練り、円柱状・円筒状にする。その後、懸垂がいしは回転する金属型を使い形を作り、がい管は素材の方を回転させ金属刃で削り形を作る。乾燥させた後、電気的・機械的強度の増強と汚れ付着防止のために釉薬をつける。その後、1300℃ほどで焼き、金属と組み合わせることで完成する。がいしは約20?30年間使われる。寿命が尽きたり、絶縁効率の低下や経年劣化が認められると廃棄される。廃棄されたがいしは、電力会社などで選別・破砕などが行われる。最終的に、路盤材・道路材、窯業への活用などさまざまな用途にリサイクルされるため、廃棄がいしのほとんどは処分されることはない。
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A.地球の上空で垂直に降り注ぐ太陽のエネルギーは、 太陽定数と呼ばれる。 太陽定数の値は、 1.37kW/m2である。 地球表面全体で平均した太陽放射エネルギーは、0.342kW/m2で、 太陽定数の1/4にあたる。入射した太陽エネルギーのほとんどは、地球から放射され、地球は熱平衡の状態にある。 産業革命以降のの人類の活動による二酸化炭素濃度の上昇で、熱平衡が崩れ、温暖化が進んでいる。
A.発電・送電に関わる工業製品としてポリ塩化ビニル【絶縁】を選んだ。 ポリ塩化ビニルは耐候性・耐水性・耐久性の特徴があり、長期間の使用に最適である。ポリ塩化ビニルが使われているpvcケーブルは、ワイヤー絶縁体または、ケーブルジャケットがポリ塩化ビニル素材であるものを電気ケーブルと呼ぶ。 ポリ塩化ビニル樹脂は食塩と原油を材料として、塩化ビニルを重合反応させることで得ることが出来る。 ポリ塩化ビニルは焼却するとダイオキシンを発生するため1部はリサイクルされ、リサイクル出来ないものは中間処理を行った上で、採取処分場にて埋め立て処理される。
A.不織布（マスク）について調べました。 不織布の原料は天然繊維、合成繊維を初め、ガラス・金属・セラミックス・パルプ・炭素繊維など、様々な繊維が使われていますが、一般的にはポリエステルなどの合成繊維が多く使われていると知りました。ですが、今回はパルプについて深堀しました。パルプは木材から作られますが、その木 木材はセルロース繊維とグリニンからなる、講義でも説明があったものでした。そのため、分離には水酸化ナトリウムをもちいて蒸解します。その後は漂白工程では次亜塩素酸が使われることがわかりました。例によって水酸化ナトリウムも次亜塩素酸もソーダ工業で作られる無機材料です。
A. 普段、1人が使っている電力量を考えたことがあるだろうか。山大の米沢キャンパスだけで1500kWを要している。脱炭素社会を目指している日本であるがこれでは、再生可能エネルギーのみで賄うのは不可能である。 チーム：2074,2208,2169,2103,2133 変圧器のサプライチェーンを辿っていく。変圧器はブッシング、アモルファス鉄心、コイル、絶縁油からできている。使用済み絶縁油はリサイクルが可能。アモルファス鉄心は鉄、ボロン、ケイ素等の合金。
A.発電・送電に関わる工業製品としてポリ塩化ビニル（絶縁）を選びました。 ポリ塩化ビニルは耐熱性・耐水性・耐久性の特徴を持ち、長期間の使用に最適です。ポリ塩化ビニルが使われているpvcケーブルは、ワイヤー絶縁体または、ケーブルジャケットがポリ塩化ビニル素材であるものを電気ケーブルと呼びます。 ポリ塩化ビニル樹脂は食塩と原油を材料として、塩化ビニルを重合反応させることで得ることができます。 ポリ塩化ビニルは焼却するとダイオキシンを発生させるため１部はリサイクルされ、リサイクルできないものは中間処理を行ったうえで、採取処分場にて埋め立て処理されます。
A.パワープラントのサプライチェーンを支える材料として碍子を選んだ。碍子はいくつか種類があり、磁器製碍子について調べた。原料は陶石、長石、粘土、アルミナであることがわかった。
A.再話：太陽光発電だけでは米沢キャンパスの電気使用量分を発電することはできない。 発表の要旨 題材：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ましょう メンバー：記録していなかったため不明 グループ名：記録していなかったため不明 役職：調査 復習の内容 私たちは太陽光発電を選んだ。シリコン樹脂はケイ石と水、天然ガス由来のメタノールでできている。シリコン樹脂の特徴は無色、無臭、撥水性、対酸化性、耐油性、耐熱性である。太陽光発電は日光で発電された後、送電線→配電線→各家庭の順に運ばれる。
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A.・米沢キャンパスにある太陽光発電でまかなうことができる電気量は30ｋWほどである。しかし、米沢キャンパスで実際に使用している電力量は1500ｋWにも及ぶ。太陽光発電の様に再生可能エネルギーは十分に電力を得ることができない。そのため、火力発電などの主力な発電を必要とするがこのときの排気ガスを少量にするための工夫が考えられている。 ・風力発電を選んだ。発電、送電に関わる工業製品であり風の力を利用して風車を回し、回転運動を発電機に伝えることで電気ができる。プロペラはガラス繊維複合材料が使われた。破損防止のため、剛性の高い尿素繊維複合体が必要である。 ・事後学習として再生可能エネルギーを調査した。太陽光発電に加えて風力発電、水力発電、バイオマス、地熱発電、雪氷熱利用などがある。これらは地球に優しいが発電量が少ないという点が課題である。
A.電線 ポリ塩化ビニル(絶縁 耐候性、耐水性、耐久性をもち、長時間の使用に最適
A.8再話 太陽から地球が受けているエネルギーを計算し，現在の人類がどのくらいエネルギーに依存しているかを学習した．また，100年前と現在のCO?のppmから，大気中の濃度が1.4倍になり，産業革命以降指数的に増加したことを学習した． 発表 パワープラントを支える材料のサプライチェーンをたどってみよう． チーム名 不明 発表者 佐藤智哉 メンバー 平尾朱里 大堀颯斗 宍戸智哉 佐藤雅紀 中島健太 火力発電のサプライチェーンについて議論した． 復習 私は火力発電のサプライチェーンについて調べた．最初に燃料調達として天然ガスをオーストラリアやカタールから，石油・石炭をそれぞれインドネシア・オーストラリアから輸入する．次にこれらの天然資源を燃焼させ，発生した蒸気でタービンを回して発電する．作られた電機は送電線により販売先へ送られ，グループ事業や国際事業に用いられる．この火力発電の際に用いられるタービンの材料は高強度ニッケル基超合金で，1000℃の温度中でも，普通の鋼を上回る強度を保つことができる．
A.[再話] 半導体にはn型半導体とp型半導体があり、単結合したシリコンでできている。 [発表] 送電に関わる工業製品として碍子を選んで調べた。 [復習] 送電に関わる工業製品として、碍子を選んだ。碍子はセラミックからできており、陶石、長石、粘度、アルミナなどが使われている。それらを水と混ぜて形成し、乾燥させ釉薬を塗り、焼成し、組み立てをし、検査をすると言う流れで作られる。材料からもわかるように碍子は絶縁のために用いられる。 碍子を製造をする際には、焼成という工程を経る。その際、トンネルキルンという窯を使い、燃料は主に天然ガスが用いられる。日本ガイシ株式会社のホームページによると、廃熱回収、台車の軽量化、空燃比制御などにより、省エネ対応がされているということだった。
A.パワープラント（発電所）ではモーターが必要不可欠であると考えたためモーターに関してのサプライチェーンを調査した。 モーターを構成している部品は大きく分けて・永久磁石・コイル である
A.
A.ペットボトルのサプライチェーンについて調べた。 ペットボトルは石油（リットル・バレル）が主な原料となっており、テレフタル酸やエチレングリコール（トン）を経由してペットボトル（トン）となります。 使用済みのペットボトルは消費者によって分別排出され、市町村で分別処理される。そこで中間処理(粗選別、ベール梱包)、保管を行います。 事業者が中間処理を行った分別基準適合物を市町村から引き取り、フレークやペレットなどの再生PET原料（トン）を製造(再商品化)する。 ペットボトルの年間リサイクル量は約５０億トンと言われています。 ペットボトルのリサイクルは資源の節約になるだけでなく、二酸化炭素の排出量も抑えるため、環境にとても良いと感じた。
A.地球の上空で降り注ぐ太陽のエネルギーは太陽定数と呼ばれ、1.37kWh/m^2で表されます。地球表面全体で平均した太陽放射エネルギーは0.342 kWh/m^2で太陽定数の1/4にあたります。その中でも0.1%のみが光合成に使われています。光合成で同化されたエネルギーの半分は被食量で光合成をする一時消費者の成長量は1/5にも満たず、二次消費者の成長と熱排出が21%を占めています。 グループ名 ミスターCB 森谷僚介 高村海斗 村岡崇弘 村松希海 北辻永久 意見の提出 太陽電池はn型シリコンとp型シリコン、電極、反射防止膜からできていてそれに太陽光が当たることで発電を行っています。P型のシリコンの結晶にはホウ素がn型のシリコンの結晶にはリンとヒ素が含まれています。 半導体のサプライチェーンについて調べました。半導体は主にシリコンからできていてシリコンの原料は酸素とケイ素の化合物であるケイ石（二酸化ケイ素）となります。ケイ石は木炭などと一緒に電気炉入れられ融解、還元され金属シリコンとなったあと精製され多結晶シリコンとなります。多結晶シリコンはガス化した金属シリコンを水素と四塩化ケイ素を反応炉で反応させトリクロロシランとして蒸留精製するシーメンス法を用いることで得られます。
A.太陽は莫大なエネルギーを生み出している。加えて太陽発電のエネルギー変換効率なども知れた。 演題はパワープラントを支える工業製品であるがいし 齊藤里奈・小泉まい・菊地玲乃 講義で初めて知った製品だが、説明を聞いて調べたくなったため選んだ。 自分の役割は、概念化・正式な分析・調査 発電、送電にかかわる工業製品として、磁器がいしを選んだ。 電気を絶縁し電線を支える器具であり、高い絶縁能力と大きな強度が求められる。碍子は、陶石、長石、粘土、アルミナからなり、使用する原料を選び、水を加えて細かく砕きながら混ぜ合わせ、異物と水分を取り除いた後、空気を抜きながら練り、円柱状・円筒状にする。その後、懸垂碍子は回転する金属型を使い形を作り、がい管は素材の方を回転させ金属刃で削り形成していく。乾燥させた後、電気的・機械的強度の増強と汚れ付着防止のために釉薬をつけ、1300℃で焼き、金属と組み合わせることで完成する。20?30年使用することができ、寿命が尽きたり、絶縁効率の低下や経年劣化がすると廃棄される。廃棄された後、電力会社などで選別・破砕などが行われ、最終的に路盤材・道路材、窯業への活用へとリサイクルされるため、廃棄処分はほとんどない。
A.発電、送電にかかわる工業製品として、変圧器を選んだ。変圧器は、入力側のコイルと出力側のコイルの巻き数を変化させることにより、交流電流の電圧を変化させることができる。 変圧器のサプライチェーンの上流側に出てくる機能性材料として、ケイ素銅を選んだ。また、鉄芯は空缶（スチール缶）を切り開いたもので、スチール缶はリサイクルが高く、スチール缶や建物の鉄骨・鉄筋、車のボディー、橋、鉄道のレールなどに生まれ変わる。
A.講義の再話 ?サイト、?ナイトは結晶形態である。シリコンは共有結合である。シリコンが光って見えるのは屈折率が高いからである。ゲルマニウムはシリコンよりもさらに屈折率が高い。シリコンは光を通さない。太陽光発電はｎ型とｐ型のちょうど隙間に光を当てなければ効果がない。太陽光パネルは米沢でやっても長い目で見ると利益はない。太陽光パネルの現在の相場は1km/m^2あたり20万円である。10kW発電するには10km/m^2必要であるため200万円かかる。元を取るには30年程度かかる。ペロブスカイト太陽電池にはヨウ素が使われている。米沢で発電するなら雪が降るから水力発電が良い。日本は海に囲まれているから洋上風力が良いと考えられるが、洋上風力だけでは全然足りない。昔洋上風力をやろうとしたが足りなくて撤退した。日本には石炭がないのではなく、石炭を掘ると積算が合わないから輸入している。半導体は絶縁体と考えてよい。 発表の趣旨 送電にかかわる工業製品として、がいしを選んだ。がいしは、電気を絶縁し、電線を支えるための器具のことである。がいしのサプライチェーンの上流側で出てくる機能性材料として、セラミック材料があげられる。 復習 ｎ型半導体とｐ型半導体について調べた。n型半導体とは、電荷を運ぶキャリアとして自由電子が使われる半導体で、負の電荷を持つ自由電子がキャリアとして移動することで電流が生じる多数キャリアが電子となる半導体である。ｐ型半導体とは、電荷を運ぶキャリアとして正孔（ホール）が使われる半導体であり、正の電荷を持つ正孔が移動することで電流が生じる。つまり、正孔が多数キャリアとなる。
A.風力発電ではか風を利用してタービンを回すことで発電している。 サプライチェーン 風?プロペラ?電流み架空送電線?変電所?家庭 風力発電の寿命は約120年 プロペラのブレードはリサイクルできる。
A.風力発電。 風の力を利用して風車を回し、風車の回転運動を発電機に伝えて電気を起こす。上流側の機能性材料：炭素繊維。 風車←ナセル、ローラータワー←増速機、主軸、発電機、ヨー軸受、ローターハブ、ローター軸受
A.BBCを選んだ。 BBCの電解槽の温度は80°Cである。 仮定とヘスの法則を使って25°Cから80°Cまでの必要な熱エネルギーの収支をとる。 H20=H2+1/202-285.8kJ H20=H20-(75.3/1000×(80-25)=4.1415kJ H2=H2-(28.8/1000×(80-25)=1.584kJ 1/202=1/202- (29.4/1000-2x(70-25)=0.8085kJ H2O=H2+1/202-284.051 よって80°Cでの生成エンタルピームHは284.0kJ/mol。これをファラデー定数と反応に関与する電子数2で割ると、80°Cでの理論稼働電圧1.47Vが得られる。
A.現在の人類は大量の電力を利用しているが、再生可能エネルギーだけではそれをまかなうことはできない。 変圧器について考えた。 アモルファス鉄心：鉄、ケイ素、ボロンを原材料に製造 巻線：銅線 絶縁油：シリコン油、鉱油
A.送電に関わる工業製品として、電線選び、その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た。
A.・講義の再話 人間はエネルギーに依存しており、そのエネルギー源は石炭から石油、そして電気へと形態が変遷していった。この動力源を担う装置や発電所などを総じてパワープラントという。 ・発表の要旨 「パワープラントを支える材料のサプライチェーン」、グループ名：なし、共著者：飯塚琢朗・横濱和司・津嶋励野・栗原大翔、役割：可視化 変圧器について調べた。変圧器は、入力側のコイルと出力側のコイルの巻き数を変化させることにより、交流電流の電圧を変えることができる。変圧器のサプライチェーンを上流に遡ると、コアの材料としてケイ素銅が使われていた。その他にも部品ごとに異なる材料が使われている。 ・復習の内容 発電、送電にかかわる工業製品として、変圧器を選んだ。変圧器は、入力側のコイルと出力側のコイルの巻き数を変化させることによって、交流電流の電圧を変化させることができる。 変圧器のサプライチェーンの上流側で出てくる絶縁材料として、ポリエステルフィルムを選んだ。ポリエステルフィルムは、一般に絶縁耐力が大きく、耐湿性、耐熱性などにも優れている。 ポリエステルフィルムのサプライチェーンの上流をさらにさかのぼる。 ポリエステルフィルムの原料は多価カルボン酸とジオールであり、これらの原料は、アルデヒドとグルコースである。アルデヒドとグルコースは天然資源である。
A.送電に関わる工業製品として電線を選んだ。 電線は主にアルミニウムからなっている。 アルミニウムはボーキサイトを苛性ソーダで溶解し、アルミン酸ソーダをつくり、そこからアルミナを抽出し、それを氷晶石中で電気分解することで得られる。 サプライチェーンの下流としては、電線を通して、電力を電力会社や通信キャリアへと送る。
A.私の班は電気のサプライチェーンの上流を太陽光発電に焦点を当てて調べました。機能性材料は太陽光パネルに使われているシリコン樹脂について調べました。シリコンで作られた半導体にはp型半導体とn型半導体があり、p型半導体はケイ素に微量のホウ素が含まれており、n型半導体はケイ素に微量のリンが含まれています。 p型半導体は最外殻電子の数が4のケイ素の中に最外殻電子の数が3のホウ素を含むことで、正の電荷を持つホールが発生しています。 n型半導体は最外殻電子の数が4のケイ素の中に最外殻電子の数が5のリンを含むことで自由電子が発生しています。 シリコン系太陽光パネルの変換効率は最大で24.4%で太陽定数1.73×10?W/m?にかけると422W/m?でした。 発電量が1kWhの太陽光パネルを製造するのに発生するCO?は17?31gでCO?ペイバックタイムは1?2年でした。
A.磁心材料が満たすと望ましい条件 ・透磁率(磁束の通しやすさ)や抵抗率が高い ・鉄損(過電流損やヒステリシス損)が少ない ・加工しやすい ・低コスト ケイ素鋼は透磁率と抵抗率が高いのが特徴である。
A.講義の再話 太陽のエネルギーのほか、エネルギー源として石炭、石油、電気が利用されている。エネルギーを大量に使用していることで二酸化炭素排出量が増加していて、対策のために再生可能エネルギーが注目されているが、再生可能エネルギーのみでエネルギーすべてをまかなうことは不可能である。太陽光パネルでは、半導体を利用して太陽光からエネルギーを得ている。 グループワークの内容 パワープラントを支える材料として、送電線について調べた。鋼より線を中心に、丸いアルミ送電線をより合わせた形状である。鋼は鉄が主成分の合金であり、鉄鉱石とコークスが原料である。 復習の内容 送電線は、発電所で作られて超高電圧に変電された電気を徐々に電圧を下げながら工場や家庭に送るためのものである。アルミは軽量であるが抗張力が低いため、鋼線で補強されている。廃棄された送電線は、材料ごとに分解されてリサイクルされるが、最終的には廃棄される。
A.授業の再話 地球上のエネルギーが私たちの元へ届くまでにはパワープラントの存在があり、半導体や磁性材料、導電材料などが密接に関係している。 発表の要旨 演題：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ましょう 発電、送電にかかわる工業製品として、送電線を選んだ。送電線のサプライチェーンの上流側で出てくる材料である鋼のサプライチェーンをたどると天然資源である鉄鉱石(トン)とコークス(トン)に行きつく。また、送電線の導体である鋼やアルミは有価物であるためほぼリサイクルされ電線及び鋼製品となるが、リサイクルできないものは最終処分場に留置される。 復習の内容 送電線のリサイクル率はどれくらいなのかを調べた。調べたところ送電線はほぼ100％回収され被覆材と導体とに分離される。導体はほぼ100%リサイクルされ、被覆材も多くはリサイクルされていることが分かった。
A.[講義の再話] 地球の上空で垂直に降り注ぐ太陽のエネルギーは、太陽定数と呼ばれる。太陽定数の値は1.37kW/m2である。地球表面全体で平均した太陽放射エネルギーは0.342kW/m2で太陽定数の1/4にあたる。人は生活において太陽エネルギーを利用し、主に農業において重要であった。 [発表の要旨] グループ名：kavi メンバー：清野明日美、佐々木鈴華、神山京花、有賀蘭、矢作奈々 題材：パワープラントを支える材料のサプライチェーンをたどってみましょう ・ケイ素鋼 材料はケイ砂 物性：透磁率や低効率が高い。鉄損が少ない。加工しやすい。 [復習の内容] ケイ砂からケイ素鋼ができるまでの工程を調べて、サプライチェーンを作成した。
A. 送電に関わる工業製品や技術について学んだ。 発表では送電に関わる工業製品について調べた。 復習としてより詳しく調べた。発電、送電にかかわる工業製品として、碍子を選んだ。 碍子は、陶石、長石、粘土、アルミナからなる。碍子のサプライチェーンの上流側で出てくる機能性材料として、アルミナを選んだ。アルミナのサプライチェーンの上流をさらにさかのぼる。アルミナは、バイヤー法で製造される。アルミナの原料はボーキサイト（トン）である。ボーキサイトは、天然資源である。使用済みの碍子は破砕され、エクステリア用石材やアスファルト資材などにリサイクルされる。
A.今回はセラミックスについて調べました。原料はアルミナ、ジルコニアからできており電気保護用などで使われている。具体的にはセラミックスヤーンスリーブというものが存在しており耐用温度は1000℃である
A.
A.・電線を選んだ。 ・電線はアルミニウムで作られる。 ・アルミニウムはボーキサイトから作られる。 苛性ソーダを加えて溶融する。温度は1200℃～1300℃。次に水酸化アルミニウムを電解し、アルミニウムとなる。1トン作るのに14000kwh～15000kwhのエネルギーが必要である。
A.太陽定数、エネルギーとその利用の歴史、動力を電力に変えるクリーンエネルギーについて学んだ 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 チーム名不明 書記 宍戸智哉 平尾朱里 大堀颯斗 佐藤智哉 中島健太 佐藤雅季 TBCのサプライチェーンについて学んだ TBC Ni cr co からなる 火力発電のタービン 高強度耐熱材料 天然ガス、石油、石炭で生んだ蒸気でタービンを回す 燃料調達 発電 送配電 販売
A.再話 太陽エネルギーは、人類に大きな影響を与えている。作物の光合成や熱放射などに加えて、太陽光パネルで電気エネルギーへと変換することもできる 発表 硝子のサプライチェーン 陶器製がいしのサプライチェーンを調べた。原料は陶石などである。 復習 太陽電池は光電効果を利用して電気を得る
A. 今回の授業では、太陽によって多くのエネルギーが生み出されていることを学んだ。0.342kW/m2が地球表面全体で平均した太陽の放射エネルギーである。 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ましょう、ザ・メイキング、長田卓士、平島駿、山崎光大、概念化、ガラスのサプライチェーンを辿った。 授業時間外では、ガラスの製造工程を図に表した。
A.講義の再話 発電方法について学んだ。太陽光発電、原子力発電、火力発電、風力発電などがある中で、半導体が用いられている発電方法としては太陽光発電が挙げられる。 発表の趣旨 発電、送電に関わる工業製品として碍子を選び、調べた。碍子とは送電線や配電線などの電気の流れる電線、鉄塔や電柱とを絶縁するためのもので、高い絶縁能力と大きな強度が求められる。特に、磁器製碍子は太陽光や温度変化による自然劣化が少ないという特徴がある。また、磁器製の碍子はセラミックでできておりサプライチェーンの上流ででてくるのは陶石、長石、粘土、アルミナである。一方下流では、産業廃棄物として廃棄され、陶磁器類と金属類に分類される。 復習の内容 磁器製碍子のサプライチェーンの上流と下流それぞれの図示を行った。
A.【講義の再話】 現代の生活では、ソーラーパネルが多く活用されるようになりました。ソーラーパネルでは、太陽の光エネルギーから電気を生み出すことができます。環境に優しいというメリットがある反面、デメリットもあります。設置費用が高いことや、冬の期間に発電ができないことが挙げられます。それぞれの面を考慮し、設置するのが最適であると考えました。その際には、SDGsの7番である、「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」という視点でも考えてみると良いと考えました。 【発表の要旨】 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ましょう、チームセラミック 私は、調査の役割を担当しました。パワープラントを支える材料の１つとして、電気について調べ、サプライチェーンを辿りました。サプライチェーンを辿ると、燃料調達→発電所→送配電所→販売の流れとなっていることが分かりました。 【復習の内容】 復習として、セラミックの製造工程について調べました。陶石、長石、粘土、アルミナを混ぜて水を加えます。次に、形を整えて乾燥し、焼いていきます。最後に、組み立てや検査を行ってセラミックが製造されます。調査の結果、以上の製造工程が分かりました。
A.絶縁材料：ガラス 使用例：電球 ガラスの原料はケイ砂、ソーダ灰、石灰石であり、フロート法という方法で1600度まで加熱することによって得られる。
A.発電、送電にかかわる工業製品として、電線を選んだ。電線はアルミニウムなどからできており、電気伝導性がとても高い物質である。アルミニウムは、ボーキサイトの製錬と溶融塩電解によってつくられる。アルミニウム1トン作るのに必要な電力は14,000～15,000kWhである。
A.ポリオール・イソシアネートの原点は石油である。スポンジは汚れてボロボロになったモノを捨てることが多いため、リサイクルされることはあまりない。
A.風力発電について考えた。 風力発電に関わる工業製品はプロペラである。風力発電で使用されるプロペラは、ガラス繊維複合体材料でできている。
A.服のサプライチェーン シーズンテーマ決定 ↓ 材料セレクト ↓ サンプル、サンプル、サンプル ↓ 完成 ↓ デザイン検討 ↓ 合格 ↓ 販売 ↓ 客→ゴミ
A.東北電力では6月から電気料金の値上げが行われる。 目先の利益だけで考えたら太陽光は絶対なし 損得で考えたら太陽光なんて絶対に入れない方がいい。 太陽光発電 N型半導体とP型半導体がパネルの中にあり、そこに太陽光が当たると電子が励起されてフェルミ準位の差により電流が流れ発電をするようになる。 シリコンは共有結合により結合し自由電子が存在しないため（基本的には）絶縁体としてはたらく。シリコンの結合の構造はダイヤモンドの結晶と非常に似ている。 シリコンの表面に見られる光沢は金属光沢ではなく屈折率により全反射をして起こるものである 米沢市で太陽光発電なんて乗っけても元なんて取れない 太陽光パネルにおいて本気で戦うには価格を下げないと無理（中国製に勝てない） 発電、送電に関わる工業製品として、変圧器を選んだ。変圧器は芯に巻かれた入力側の一次コイルと、出力側の二次コイルの巻数の違いを用いて、電磁誘導をもって交流電源の電圧を変化させることのできるものである。 変圧器のサプライチェーンの上流側で出てくる機能性材料として、鉄心としてしばしば用いられるケイ素鋼を選んだ。ケイ素鋼の原料は鉄鉱石（㌧）とシリコン（㌧）である。これら2つは天然資源であり、鉱山等から採取させる。変圧器は、製品や使用する環境条件にもよるが、一般的には25?40年程度使用され、交換される際に廃棄される。 廃棄された変圧器は分解され、素材ごとに部品が分別され再利用・再生利用が図られる。最終的に再利用不可能なものは廃棄物処理施設に持ち込まれ、処理される。 太陽光発電の利点と欠点について更に調べた 利点として、無尽蔵なエネルギー量、有害ガスを発生しない、低ランニングコスト等が挙げられる。また、欠点として、変動する発電量、空間と地域の制約などがある。さらに、現在は大規模太陽光発電の設置（メガソーラーの設置による森林破壊が問題となっている。
A.人々はさまざまな生活の局面で太陽エネルギーを利用してきた。農業における食糧生産はもちろん、灰汁抜き前の天日干し、塩田での塩作りなどにも使われている。電線は絶縁体であるポリ塩化ビニルは、エチレンと塩素でできていてる。ポリ塩化ビニルは耐候性、耐水性、耐久性に優れており、長期間の使用に最適である。電線の仕組み素材について学んだ。
A.セラミックスを選んだ。 原料はアルミナやジルコニアである。 電線保護用（セラミックヤーンスリーブ）として使われる。 アルミナの融点は約2000度である。
A.再話 この講義では、私たちが使用する電力についてみていく。 ワットが蒸気機関を紡績に利用したことがきっかけで、大きなエネルギーを利用するようになった。 現代ではその大きなエネルギーの1種として電力があり、今では私たちの生活に欠かせないものとなっている。 電力を生産するために別の大きなエネルギー(熱エネルギーなど)が必要になっている。 電気を作るために二酸化炭素が出るという状況は、今でも課題である。 発表 白熱電球について調べた。 絶縁材料はガラス、導電材料はタングステンであり、電線の主な材料は銅とニッケルか、スズメッキの銅である。 タングステンの性質として、高温で電気を通すという性質がある。 復習 上記の白熱電球について、もう少し調べてみた。 白熱電球はエネルギーの無駄ともいえる発熱量が多い。 上記のタングステンの性質によるものが大きいと考えられる。 発熱させるためのエネルギーと、電気エネルギーで2重にエネルギーをッ消費してしまっている。
A. 発電には種類がある。火力発電、原子力発電、太陽光発電などである。近年注目を浴びている太陽光発電には半導体が用いられている。このように発電には沢山の工業製品が組み込まれている。特にモーターは磁石を利用している。 チーム名は、不明。役割は、司会進行。メンバーは、平尾朱理、大堀颯斗、宍戸智哉、佐藤雅季、中島健太、佐藤智哉です。話し合った内容は、発電に関わる工業製品について話し合いました。 発電に関わる工業製品として、タービンを選びました。タービンは火力発電所で主に用いられるもので、天然ガスや石炭、石油を燃焼させ、その蒸気でタービンを回転させることで発電をします。 火力発電のサプライチェーンの上流側で出てくる磁性材料としてモーターを選びました。モーターの原料は、硬磁性材料と軟磁性材料に分かれます。火力発電で使用されるモーターは硬磁性材料であるアルコニ磁石、フェライト磁石、希土類磁石などが主原料であり、天然資源です。また、火力発電の下流側のサプライチェーンは、熱エネルギーを取り出すために使用した石炭に注目しました。使用済みの石炭は灰になります。この灰はフライアッシュと呼ばれ、コンクリートとして使用されます。
A.私たちの班は変圧器です。 変圧器 入力側のコイルと出力側のコイルの巻き数を変化させることで交流電流の電圧を変化させることができる。 ケイ素銅 コアの材料として使われている
A.講義の再話:太陽から生み出されるエネルギーについて学んだ。また、太陽エネルギーを利用した環境対策や利用方法について学んだ 発表の要旨:パワープラントを支える材料として半導体チップを調べ、サプライチェーンを遡った。 復習の内容:私たちのグループは工業製品に半導体チップを選んだ。原材料は半導体材料のシリコンである。ケイ素はアーク炉（還元装置）を用いて純度98?99%の金属シリコンが生成させる。金属シリコンからシーメンス法（金属シリコン、塩化水素を約300℃で反応させトリクロロシランを合成、蒸留によって高純度化したものを高純度水素ガスで還元）を用いて高純度の多結晶シリコンを作り出す。多結晶シリコンからCZ法・FZ法のどちらかを用いて単結晶シリコンが生成される。棒状の単結晶シリコンを切断・研磨して気本となるシリコンウエハーが完成する。
A.講義の再話 産業革命が起こり、石炭の使用が始まり、太平洋戦争後から石油が現在でも使用されている。2023年８月１日のCO2濃度は推定442ppm。ここ百年で大気中の二酸化炭素濃度は1.4倍になった。対策として再生可能エネルギーを使用し始めたが発電量不足が課題となっている。 発表の要旨 演題：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ましょう グループ名：ティム 共著者名：川口倖明 斎藤滉平 高根澤颯太 大石懐 山崎優月 皆川文音 役職：調査 工業製品として半導体チップを調査した。基盤はシリコンウエハーである。シリコンウエハーの原材料はシリコンである。シリコンは珪石に含まれるケイ素から金属シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンの順で生成していき棒状の単結晶シリコンを切断研磨してシリコンウエハーが完成する。 復習の内容 工業製品として半導体チップを選んだ。 基盤はシリコンである。シリコンウエハーの原材料は半導体材料のシリコン（ケイ素）である。 ケイ素は珪石に含まれ、アーク炉（還元装置）にて純度98~99％の金属シリコンが生成される。金属シリコンからシーメンス法（金属シリコン、塩化水素を焼く３００℃で反応させトリクロロシランを合成、蒸留によって高純度化したものを水素ガスで還元する方法）を用いて高純度の多結晶シリコンを作り出す。 多結晶シリコンからCZ法、FZ法のどちらかを用いて単結晶シリコンが生成される。棒状の単結晶シリコンを切断、研磨してシリコンが完成する。
A.今回の講義では、パワープラントを支える材料のサプライチェーンを遡ることについて調べた。工業製品として半導体チップを調査した。基盤はシリコンウエハーである。シリコンウエハーの原材料はシリコンである。シリコンは金属シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンの順で生成していき棒状の単結晶シリコンを切磋琢磨してシリコンウエハーが完成する。
A.
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第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
