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.エネルギーは示強因子×示量因子で構成される。電気エネルギーは電気素量×電圧で構成される。熱エネルギーは温度×エントロピーで構成される。エントロピーの数値がボルツマン定数である。 アルカリマンガン乾電池の起電力について調べた。負極は亜鉛、正極は二酸化マンガン。標準電極電位は亜鉛が－0.7627V、二酸化マンガンは2段階あり、酸化マンガン(Ⅲ)への反応が0.98V、そこから水酸化マンガン(Ⅱ)への反応が－0.25V。合計すると1.49Vであり、アルカリマンガン乾電池の起電力1.52Vに届かない。この原因が判明したのは次回である。
A.鉛蓄電池の電池図を作成できた。
A.https://photos.app.goo.gl/F1ygBmdoHuuaHoYp7
A.再話）燃料電池の起電力は1.23Vである。水の電気分解と燃料電池は表裏の関係であり、充電と放電の関係、水の電解分圧を考えることと燃料電池の起電力を考えることは本質的には同義であることを学んだ。 復習）BBC水電解槽について検討する。 標準定圧モル熱容量の温度依存性をなしと仮定する。また、BBC水電解槽は加圧していないため、エネルギーの収支はないと仮定する。このとき、ヘスの法則を利用して25℃から80℃までの必要な熱エネルギー収支を取ると 80℃での生成エンタルピーは284.051kJ/molとなった。 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℃での理論稼働電圧が得られる。
A.【講義の再話】 電解液中で異なる金属を触れ合わせると起電力が生じる。これは電池の起電力と呼ばれ、イオン化傾向が異なる金属同士ほど起電力は大きくなる傾向を持っている。 電池の起電力はデジタル回路計によって測定できるが現代的な測定装置としてはポテンショスタットの機能としてエレクトロメーターが使われているのが一般的である。 【発表の要旨】 酸素-水素燃料電池を選び、電池式を表記した。そして正極と負極の電極近傍の電位プロファイルについて議論した。 【復習の内容】 私たちのグループでは酸性中の酸素-水素燃料電池を選んだ。 以下に電池式を示す。 半反応式 負：H?（g）→2H?＋2e?・・・E゜＝0.000V 正：O?（g）＋4H?＋4e?→2H?O・・・E゜＝1.229V 負極の平衡電位をE~e?、正極の平衡電位をE~e?とする。 E~e?=(（8.31×（273＋25））/1×96485）×ln(0.000) =0 E~e?=(（8.31×（273＋25））/1×96485）×ln(1.229) =5.29×10?? したがってE~e?＞E~e? ・正極と負極の電極近傍の電位プロファイルについて Helmholtzモデルから負極の表面に直線的に負の表面負荷が蓄えられ、電解液側には正の電荷が蓄えられている。また、Gouy-Chapmanモデルではヘルムホルツの電気二重層モデルと似ており、電荷が直線的にあらわされていたのが曲線に変わったことから何かしらの考えや配置に変化があったのだろうと考えた。調べてみると曲線にすることで電気二重層容量と電位の関係のグラフを書くことができ、これにより下に凸のグラフが書けることが分かったが、これでは電位がゼロ電荷電位から離れたところでは電気に重同容量が非常に大きい値になり実際の実験結果とは異なってしまう。このことからヘルムホルツとグイーチャップマンの電気二重層の両方を併せ持つものとしてキャップマンーシュルテンの電気二重層というものがある。これを使うことでゼロ電荷電位付近で極小を取るようになり、またゼロ電荷電位から大きく離れた電位においても容量が大きな値を取らなくなることが分かった。
A.
A.【講義の再話】 電位プロファイルについて学んだ。 【発表の要旨】 電池の種類を選び、電位プロファイルを調べた。 【復習の内容】 図から、マンガン電池を選んだ。マンガン電池は電圧1.5Vであるので、電位プロファイルの電圧を1.5Vに設定した。電極間距離を1cmとしたときの電位プロファイルを作図した。
A.hν(ハイニュー) 光エネルギー 電子1mol 9.65×10? ファラデー定数 熱エネルギー 示強×示量 エントロピー ネルンストの式 チーム名 ニカド 出澤一馬 丹野覚祐 関 ニッケルカドミウム電池の電位プロファイルを図示した 電位プロファイルを図示し、写真を提出した。
A.再話 電池の起電力は金属のイオン化傾向の違いによって発生し、この差が大きいほど大きな起電力が生まれる。イオン化傾向の小さな金属を貴な金属といい、逆にイオン化傾向が大きい金属を卑な金属という。 発表の要旨 演題：電極近くの電位プロファイルを書こう 酸素ー水素燃料電池を選んだ。 電池式は （ー）H2 | H3PO4 aq | O2 （＋） 負極での反応 H2 →2H+ + 2e- 正極での反応 O2 +4H+ + 4e- → 2H2O 起電力は1.23Vである。 復習の内容
A.講義の再話 光エネルギーはｈνで表される。hは示量因子である。 熱エネルギーは(ケルビン)×(エントロピー)で表せられる。 ネルンストの式は電位とイオン濃度の関係を示す。 発表の要旨 電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう 滝口裕也、?橋俊亮 アルカリ・マンガン電池を選んだ。アノードは0.596V、カソードは-0.762Vである。 復習の内容 アルカリ・マンガン電池の電位プロファイルを作成しwebclassから提出した。
A.・電池の起電力について学んだ ・電極近傍の電位プロファイルを描いた ・私たちの班は、ニッケル亜鉛電池について調べました。 ニッケル亜鉛電池は、以下のように表されます。 Zn/ KOHaq KOHaq / NiOOH ニッケル亜鉛電池の電池電圧は1.5V、電極間距離は1cm、導電率は500であることが分かりました。 正極の起電力が約1Vで、負極の起電力が約ー0.76Vです。
A.私達の班はダニエル電池を選んだ。 正極は銅で、陰極は亜鉛である。 全反応式はZn+Cu?+→Zn?++Cu 電位差は1.0997Vである。
A.私は、鉛電池を選びました、鉛電池の正極と陰極で起こる反応の標準電極電位はそれぞれ1.6852V、0.3553Vであるので、起電力は2.0405Vである。また、公称起電力は2.0Vであり、電池式は、PbO?+Pb+2H?SO?→2PbSO?+2H?Oである。
A.起電力について説明を受けました。 ダニエル電池を選んだ。 ダニエル電池の電池式や構造をかき、電位プロファイルを書いてまとめた。
A.再話：電池の起電力は金属のイオン化傾向の違いよって発生し、この傾向の差が大きいほど、大きな起電力が生まれる。このとき電位差を測定しますが、この測定にはエレクトロメーターを用いてる。イオン化傾向が小さい金属を貴な金属といい、イオン化傾向が大きい金属を卑な金属という。電池の起電力は、正の値で表すことになっているので、貴な金属が正極となる。 発表の要旨 題材：電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう チーム名：がおー メンバー：?根澤颯太、川口倖明、斎藤滉平、佐藤きらり、神谷明里、加納和乃、武井茉央、佐々木渉太 役職：調査 復習の内容：酸素ー水素燃料電池（酸性中）を選択した。 電池式は （ー）H?｜H?PO?aq｜O?（＋） である。 負極での反応 H?→2H+＋2eー 正極での反応 O?＋4H+＋4eー→2H?O 起電力は1.23Vである。
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A.[発表の要旨] ダニエル電池を選択した。 ダニエル電池は硫酸銅水溶液に銅板を浸した正極と、硫酸亜鉛水溶液に亜鉛板を浸した負極を、素焼き板などを境にして組み合わせた電池である。 電池式：(－)Zn|ZnSO4|CuSO4|Cu(+) 正極反応式：Cu2++2e-→Cu 負極反応式：Zn→Zn2++2e- 電位差については、Cuの電位が0.337V、Znの電位が-0.763Vであるため、1.10Vとなる。 E0(Cu2+/Cu)=0.337+(RT/2F)ln aCu2+ Ee(Zn2+/Zn)=-0.763+(RT/2F)ln aZn2+
A.ダニエル電池 ダニエル電池の全反応式はZn＋Cu^2+→Zn^2+＋Cuとなっている。正極は銅で0.377V、陰極は亜鉛で－0.762Vとなっている。これより電位差は1.099Vである。
A.電解液に異なる金属を触れさせると起電力が生じる。これを電池の起電力という。イオン化傾向が異なる金属同士ほど、起電力は大きくなる。 グループワークでは、電位プロファイルを書いた。酸性中の燃料電池を選んで書いた。
A.ダニエル電池について調べた。 Cu2+ + 2e- =Cu 0.337 Zn2+ + 2e- =Zn -0.7627 であり、電池式は (-) zn | znso4 ag | cusos ag| cu (+)
A.鉛電池 PbSO?+2e?＝Pb+SO???…-0.3553V PbO?+SO??+4H?+2e?=PbSO?+2H?O…1.6852V
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A.【講義の再話】 ネルンストの式をなんとか暗記しようとせずに、現象で理解する。 【発表の要旨】 演題「電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう」、グループ名「燃料電池」、共著者名「新井駆、滋野玲音、富樫聖斗」、自身の役割「調査」 アルカリ型の燃料電池について調べ、正極および負極の反応から、Ecellを求めた。また、燃料電池の図と標準酸化還元電位の関係について図示し、発表の際にはそれを図示し、説明することをグループ内で話し合った。 【復習の内容】 ●選んだ電池系「アルカリ型燃料電池」 電池の反応 正極：O? + 2H?O + 4e? → 4OH? 負極：2H? + 4OH? → 4H?O + 4e? 正極E=0.401V 負極E=-0.8285V よってEcell=0.401-(-0.8285)=1.229V=1.23V
A.ダニエル電池の電位プロファイルを選択しました
A.・講義の再話 第7回の講義では、電池の起電力について学習しました。イオン化傾向や電子から見た接触の種類、電気二重層について学び、ダニエル電池のしくみに対する理解を深められました。 ・発表の要旨 演題：電極近傍の電位プロファイル グループ名：記録忘れのため不明 役割：調査 共著者名：佐々木秀人，長田卓士，高泉快斗 鉛蓄電池について調査しました．正極と負極の標準電極電位を計算すると，鉛畜電池の起電力は，2.04Vであることがわかりました． ・復習の内容 現代の電気化学p.68図3.3から鉛畜電池を選びました。半反応式と標準電極電位は， 正極がPbO2+SO4^2-+4H^++2e^-→PbSO4+2H2O，1.6852Vであり， 負極がPb+SO4^2-→PbSO4+2e^-，-0.3553Vです。ネルンストの式より，平衡電位を求めます。正極の方が平衡電位が大きいため，電池式において正極側を右に書きます。鉛畜電池の電池式は以下のようになります。(-)Pb｜H2SO4aq｜PbO2(+) 鉛畜電池の起電力は，2.04Vです。電位プロファイルにおいて，負極の電極はPbです。溶け出したPb2+がSO4-と反応しPbSO4となります。
A.【講義の再話】 エネルギーは示強因子と示量因子によって構成され、プランク定数が試料因子であること、ファラデー定数とは電子1molが持つ電気量であることを学んだ。 【発表の要旨】 グループ名 ニカド メンバー 関馨太 丹野覚佑 出澤一馬 ニッケル・カドミウム電池を選択し、電極の図とそれぞれの電極の電位、標準電極電位について示した。 【復習の内容】 ニッケル・カドミウム電池を選択した。 正極はニッケルであり、負極はカドミウムである。下記に正極反応、負極反応、全反応の式及び標準電極電位 E?を示す。 正極 ：2NiOOH+2H?O+2e- ? 2Ni(OH)?+2OH- E?=0.52V 負極 ：Cd+2OH- ? Cd(OH)?+2e- E?=-0.80V 全反応：2NiOOH+Cd+2H?O ? 2Ni(OH)?+ Cd(OH)? E?=1.32V
A.私たちのグループでは ダニエル電池を例にとった．ダニエル電池は，正極で銅を用いて， 負極で亜鉛を用いる．起電力はE = 0.34＋0.76=1.10(V)である．電極間距離dを0.4として電位プロファイルを図示した．
A.電池としてニッケル亜鉛電池を選んだ。ニッケル亜鉛電池の正極はオキシ水酸化ニッケル、負極は亜鉛により構成される。正極電位は0.52V、負極電位は-1.24Vであることから、ニッケル亜鉛電池の起電力は1.76Vであることがわかった。
A.ニッケルカドミウム電池の電位を調べて図を書きました。
A.私たちの班は、鉛蓄電池について調べました。正極はPbO2で負極はPbであり、それぞれの電極の電位は、教科書より、それぞれ1.6852V、-0.3557Vでした。これらの電位差を計算したところ、約2.04Vであり、教科書の値とほぼ一致していました。
A.水を水素と酸素に熱分解しようとしたら、２５００度もの高温が必要だということがわかった。 私はダニエル電池を選んだ。 Cu2+ + Zn→Zn2+ +Cu 半反応は、 負極：Zn→Zn2+ +2e- 正極：Cu2++2e-→Cu 抵抗過電圧、濃度過電圧、活性化過電圧について調べた。
A.電池系としてニッケル亜鉛電池を選んだ。ニッケル亜鉛電池は、正極は水酸化ニッケル、負極は亜鉛から構成される。電解液は水酸化カリウムである。電池反応を次に示す。 正極：2NiOOH + 2H2O + 2e- ? 2Ni(OH)2 + 2OH- (E0 = 0.52V) 負極：Zn + 2OH- ? Zn(OH)2 + 2e- （E0 = -1.24V） 全反応：2NiOOH + Zn + 2H2O ? 2Ni(OH)2 + Zn(OH)2 （E0 =1.76V） よって、ニッケル亜鉛電池の起電力は、1.76Vであることがわかる。
A.示量×示強でありエネルギーは、 ｈν＝（一個あたり 電気（J)＝eV→Na＝アボガドロ数（個/mol）→FE 熱（J)＝温度（ｋ）×ボルツマン定数（J/k) =温度（ｋ）×エントロピー（j/k・mol）×（mol/個) これがネルンストの式である 参照電極（基準電極） 例：銀ー塩化銀電極。 アルカリマンガン電池 Zu→ZU2+２e1.23V MnO2＋H+＋e→MnOOH ０．２０V 差１．５２V デジタルカメラなど色々な用途に使われる電池である。
A.「講義の再話」 電池の起電力について学んだ。 「発表の要旨」 演題：電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう チーム名：燃料電池 メンバー：滋野玲音、富樫聖斗、篠原凛久、新井駆 アルカリ型燃料電池について取り上げる. 正極ではO2+2H2O+4e- → 4OH- 陰極ではH2+4OH- → 2H2O+2e- の反応が起こり、 全体では2H2+O2 → 2H2O となる。 アルカリ型燃料電池の電池式は(-)H2|KOHaq|O2(+) 電位差は約1.23[V]であった。 「復習の内容」 燃料電池の正極負極で起こっている反応について再確認した。
A.ダニエル電池 起電力：約1.1V 電界：－26.667V/m 導電率：500 電流：－1.733A 内部抵抗：0.231Ω
A.授業内では、主にネルンストの式を適用することで電池の標準電極電位、起電力及び過電圧が求められることを学んだ。 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。 このグループワークにおいて、私は執筆-原稿作成に取り組んだ。 演題：電極近傍の電位プロファイルを描こう グループ名：八王子 共著者名：平尾朱理、宍戸智哉、佐藤智哉 私たちは、現代の電気化学p68図3.3から、鉛蓄電池を選んだ。鉛蓄電池の電池式は、Pb│H2SO4│PbO2で表される。ここで、負極はPb、正極はPbO2で、電解液はH2SO4である。また、負極と正極の標準電極電位はそれぞれ、-0.3553 V、+1.6852 Vであった。つまり、鉛蓄電池の起電力は、1.6852-(-0.3553)≒2.04 Vと求められた。これらの情報を基に、正極と負極近傍の電位プロファイルについて議論し、図示した。 授業時間外の取り組みとして、鉛蓄電池の電極近傍の電位プロファイルを紙面上に図示した。
A. 電解液に異なる金属を触れさせると起電力が生じる。これを電池の起電力という。イオン化傾向が異なる金属同士ほど起電力は大きくなる。 電池:ダニエル電池 正極に銅、負極に亜鉛を用い、正極側に硫酸銅水溶液、負極側に硫酸亜鉛水溶液を用いる。正極には銅が析出する。
A.燃料電池（酸性中） (-) Ha ｌ H?PO?aｑ ｌ O?（+） 負極の反応式はＨ?→２Ｈ?＋２e? 正極の反応式はＯ?＋４Ｈ?＋４e?→２Ｈ?Ｏ Ｅｏは１．２３Ｖだということがわかった。
A.鉛蓄電池の電位プロファイルを作成した。また、鉛蓄電池はPb│H2SO4│PbO2で表されることがわかった。
A.講義の再話 銀塩化銀電極とネルンストの式について学んだ。 発表の要主 クロノポテンションメトリーについて調べた。電位の時間変化を追跡し電気化学反応に関する様々なパラメータを求められる。 復習の内容 分極曲専用のポテンショスタットと呼ばれる電子機器が必要である。
A.再話：電解液に異なる金属を触れさせると起電力が生じ、これを電池の起電力という。手のひらに10円玉と1円玉を載せると、電気化学の3要素がそろう。 発表の要旨：ダニエル電池について各自調べた。理論値との比較を行った。 復習の内容：全反応式はZn＋Cu^2→Zn^2＋Cu 電位差は1.0997Vである。理論値とほぼ等しいことが分かった。
A.鉛蓄電池について調べた。正極の半反応式はPbO2+SO4^2-+4H++2e-→PbSO4+2H2Oであり、標準電極電位は1.6852Vである。負極の半反応式はPb+SO42-→PbSO4+2e-であり、標準電極電位は-0.3553Vである。したがって、鉛蓄電池の起電力は2.0405Vである。
A.電解液に異なる金属を触れさせると電池の起電力が生じる。イオン化傾向が異なる金属同士ほど起電力が大きくなる。イオン化傾向が小さい金属が正極、イオン化傾向が大きい金属が負極となる。 【発表の要旨】 ダニエル電池の電位プロファイル チームダニエル 甲原澄怜、上野帆乃夏、上野智輝、いむらかずき、にしのきょうへい ダニエル電池の電極は亜鉛と銅であり、亜鉛の起電力は0.76V、銅の起電力は0.337Vである。よって電位差は1.1Vである。 【復習の内容】 ダニエル電池について学習した。ダニエル電池は槽の中央が素焼き板で区切られているのが特徴で、陰極に亜鉛板、陽極に銅板が使用されている。亜鉛板側の電解液は硫酸亜鉛水溶液で、銅板側の電解液は硫酸銅水溶液が使用されている。ダニエル電池では水素が発生しないため、分極が起こらない。
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A.熱エネルギーは示強因子の温度と示量因子のエントロピーの掛け算。pV=nRT,FE=RT 鉛蓄電池についての電位プロファイルを書いた。
A.授業では、起電力について学んだ。起電力は異なる金属を触れさせると生じて、これは、イオン化傾向が異なるほど大きくなると学んだ。 ワークショップでは、ニッケル亜鉛電池の起電力について議論した。 復習は以下の通りです。1 ニッケル亜鉛電池について取り上げた。 放電反応は以下の通りである。 正極 NiOOH＋H2O＋e-―→Ni(OH)2＋OH- 負極 Zn＋2OH-―→ZnO＋H2O＋2e- 全体 2NiOOH＋Zn＋H2O―→2Ni(OH)2＋ZnO 起電力は1.76Vである。
A.電極近傍の電位プロフィルを描きました。 ダニエル電池 Cu2+ + 2e- = Cu(s) E/N 0.337 Zn2+ + 2e- =Zn(s) -0.7627 起電力はE=Een - Ezn =0.34-(-0.5627) =1.10(O) 電極間距離dを0.4として電位プロフィルを書きました。
A.錆びにくい金属を貴金属と言う。 イオン化傾向は、金属と金属イオンの平衡反応の酸化還元電位に関係がある。 電位が卑なほど、 腐食しやすく、 還元しにくくなる。 電位が貴なほど、 腐食 しにくく、還元しやすい。 ダニエル電池のプロファイルを書いてみた。 Cu??＋2e?＝Cu(s) E°/N 0.337 Zn??＋2e?＝Zn(s) -0.7627 で表される。 起電力は0.337-(-0.7627)＝1.10(V） 電極間距離を0.4としてプロファイルを書いてみた。 10円と1円を手のひらに乗せて電池として機能するのか確認した。
A.講義の再話 銀塩化銀電極の仕組みとネルンストの式の意味、イオン化傾向と酸化還元電位が示す意味について学んだ。 発表の要旨 グループ名：燃料電池 共著者名：富樫聖斗、篠原凛久、滋野玲音 私たちのグループでは燃料電池について議論しました。アノードカソードともに白金電極であり、電極界面の界面電位差は-0.8285Vから0.401Vの1.23Vであった。 復習の内容 カソードでは水分子と酸素分子が電子を受け取って水酸化物イオンになる反応、アノードでは水素分子と水酸化物イオンが電子を放出して水分子になる反応が進行している。
A.講義の再話 起電力は、正極と負極の電位差によって求められる。 発表の要旨 グループ名：燃料電池 共著者名：新井駆、篠原凛久、滋野玲音 アルカリ型酸素-水素燃料電池を選んだ。正極、負極の標準電極電位は、0.401 V、－0.825 Vであるため、起電力はその差である1.23Vであった。 復習の内容 アルカリ型酸素-水素燃料電池を選んだ。 電池式は (－) H? | KOH aq | O? (＋) 正極での反応：O?＋2H?O＋4e?→4OH? 負極での反応：2H?＋4OH?→4H?O＋4e? 正極、負極の標準電極電位は、0.401 V、－0.825 Vより、起電力は1.23 Vであった。 これらの情報と電気化学p.23図2.10を参考に、正極と負極の電極近傍の電位プロファイルについて議論し、図にした。
A.[電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう] 私達のグループでは鉛蓄電池を例に取り上げて考えました。理論値が2.04Vであり、高さの差が電位になるため、その差が理論値になれば良いと考えました。カソードではPbO2で1.6852Vで、アノードでは0.3553Vでした。それを足すと2.0405になるため、理論値に近くなったことを確認できました。 1F198051-7467-4A03-99FF-6A153E9A114E.jpeg
A.私たちの班では、アルカリマンガン電池を対象としてテーマにと取り組みました。アルカリマンガン電池における電極は以下の通りである。 正極：2MnO?+H?O+2e?→Mn?O?＋2OH? 負極：Zn＋2OH?→ZnO＋H?O＋2e? 負極における標準電極電位は-0.7627（Ｅ?/Ｖ）であり、正極における標準電極電位は0.98（Ｅ?/Ｖ）であった。従って電極電位としては、1.7427Vであることが確認された。そのため、電極電位と起電力（アルカリマンガン電池は1.52Ｖ）は同値ではないことが確認された。
A.ダニエル電池 (－)Zn｜ZnSO4aq｜CuSO4aq｜Cu(＋)
A.自分達のグループはダニエル電池を選び、電位プロファイルを描いた。
A.【講義の再話】 電解液に異なる金属を触れさせると起電力が生じる。これを電池の起電力という。イオン化傾向が異なる金属同士ほど、起電力は大きくなる。 【発表の要旨】 私たちの班では、鉛蓄電池を選んだ。鉛蓄電池は正極にPbO?、負極にPbを用いる。それぞれの電極の反応式と標準電極電位を以下に示す。 正極：PbO?＋SO???＋4H?＋2e?＝PbSO+ 2H?O(1.6852 V) 負極：PbSO?＋2e?＝Pb＋SO???(－0.3553 V) 電位差は2.04 Vであり、教科書に書かれている数値と一致した。 【復習の内容】 鉛蓄電池の電位プロファイルを描き、具体的な電位を数値で書き込んだ。
A.電位近傍の電位プロファイルを書いた。 ダニエル電池 電極Cu Zn 電位差1.10V
A.・電解液に異なる金属を触れさせると起電力が生じる。 これを電池の起電力と言う。 イオン化傾向が異なる金属同士ほど、起電力は大きくなる。 イオン化傾向が小さい金属を貴な金属と言い、イオン化傾向が大きい金属を卑な金属と言う。 電池の起電力は、正の値で表すことになっているので、貴な金属が正極となる。 ・私たちの班は電池系としてダニエル電池を選んだ。ダニエル電池の電極はCuとZnである。Cuの電位は0.337VでZnの電位は-0.76Vであるため、電位差は1.10Vであった。 ・半電池と全電池について復習した。半電池はひとつの電極と電解質の界面を持つ。作用極に参照極を組み合わせた3極式セル。作用局の
A.電気の起電力についての話。 資料作成係 ダニエル電池について調べた。 教科書に載っているカソードやアノードの式から起電力を求めた。
A.講義の再話：ネルンストの式は、電気化学において電池の電極の起電力Eを記した式である。また、この式を用いることで標準電極電位から平衡定数を求められる。さらに、電池反応の偏りが生成物側か反応物側かがわかる。 発表の要旨：演題はアルカリマンガン電池、グループ名はソルティライチ、共著者名は 川前勇斗・小泉まい・皆川文音・山崎優月。授業や実験、日常でもよく用いられるアルカリマンガン電池を選んだ。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：アルカリマンガン電池を選んだ。 正極：2MnO2+H2O+e-→Mn2O3+2OH- 負極：Zn+2OH-→ZnO+H2O+e- となる。 また、負極の標準電位は-0.76(E°/V)、正極の標準電位は0.98(E°/V)である。よって、電極電位は0.98-(-0.76)=1.74(E°/V)となる。アルカリマンガン電池の起電力は1.52Vより、電極電位と起電力は異なる。
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A.ダニエル電池の電池式 (-)Zn|ZnS04 aq|CuS04 aq|Cu(+) Cuの電気化学ポテンシャルは、活量aCu2+とその溶液の内部電位で決まる。同様にZnの電気化学 ポテンシャルも活量aZn2+とその溶液の内部電位で決まる。一方電極Cuの電子の電気化学ポテンシャルは、電極Cuの内部電位と化学ポテンシャルで決まるので、電極Cuと電極Znの内部電位に差が生じる。
A.ダニエル電池の電位プロファイルを調べました。正極が銅で負極が亜鉛であり、起電力は1.10Ｖだと分かりました。
A.
A.ダニエル電池の電池式 (-) Zn ZnSOag|CuSOag|Cu(+) Cuの電気化学ポテンシャルは、活量aCu2+とその溶夜の内部電位で決まります。同様にZnの電気化学ポテンシャルも活量aZn2+とその溶液の内部電圧で決まります。一方電極Cuの電子の電気化学ポテンシャルは、電極Cuの内部電圧と化学ポテンシャルで決まるので、電極Cuと電極Znの内部電位に差が生じます。
A.ダニエル電池について調べた。この電池の負極は亜鉛、正極は銅で、溶液はそれぞれの電極の金属硫酸水溶液であった。電界－26.667V/mで導電率は500、電流は―1.733A、内部抵抗は0.231Ωを得た。
A.再話：電池の起電力はイオン化傾向によって変わる。イオン化傾向が異なる金属同士ほど、起電力は大きくなる。 発表の要旨 題材：電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう 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 ダニエル電池を選んだ。全反応式はZn?Cu2+ →Zn2+?Cuであり、電位差は1.0997Vである。
A.ダニエル電池を調べた。Zn+Cu2→Zn2+Cuであり、電位差は1.1Vであった。
A.・銀塩化銀電極がは安定性の理由から良く利用されている。水銀を用いた 電極は環境面ｋら利用されなくなった。電位は電解液や組成、農度、温度によって変化する。銀塩化銀電極は銀を塩酸中でアノード酸化することで銀表面に塩化銀を生成させることでつくられる。このときアノード酸化の条件を同じにすることが必要である。 ・燃料電池（酸性中）の図を描いた。（－）H2|H3PO4aq|O2(+) 負極ではH2→2H^++2e-、正極ではO2+4H^++4e^-→2H2Oで反応する。 ・pHメーターについて事後学習として、調べた。原理は、ガラス電極の内部と外部でpH差がある場合に起電力が生じるため電位を測定することでpHを測定している。ガラス電極内部にはガラス膜で発生した起電力を参照電極に伝えるために内部電極も備え付けられている。
A.ダニエル電池 Cu2＋+Zn→Zn2＋+Cu 半反応 負 Zn→Zn2＋+2e- 正 Cu2＋+2e-→Cu Eo(Cu2＋/Cu)=0.337+(RT/2F)ln aCu2＋ Ee(Zn2＋/Zn)=-0.763+(RT/2F)nn a Zn2＋
A.7再話 電気二重層やダニエル電池について学んだ． 発表 電極近傍の電位プロファイルを描いてみよう． チーム名 八王子 発表者 佐藤智哉 メンバー 平尾朱里 大堀颯斗 宍戸智哉 鉛蓄電池の電位プロファイルを書いて議論した． 復習 鉛蓄電池の正極が1.6852Ｖで，負極が―0.3553Ｖであることが分かったので，この蓄電池の起電力が差を取って2.04Ｖということが計算により分かった．
A.[再話] 電子1molが持つ電気量はファラデー定数であり、96485C/molである。 [発表] ヘルムホルツ層とグイチャップマン層について調べた。 [復習] 電極からある距離までに、イオン面が形成される。イオン面と電極の内側を、ヘルムホルツ層といい、その外側は、グイチャップマン層と呼ばれ、陽イオンがより多い状態で、陰イオンと陽イオンが雲上に分布している。
A.作成した図を送付した
A.ダニエル電池を選んだ。 正極は銅で陰極は亜鉛である。 全反応式は、Zn+Cu2+→Zn2++Cuとなる。 電位差は1.0997Vである。
A.マンガン電池に焦点を当て、電位インピーダンスを考え、電池式を調べた。
A.電池の起電力は金属のイオン化傾向の違いによりうまれ、イオン化傾向の差が大きいほど大きな起電力となります。その際に電位差を測定しますが現在は電位差計ではなくそれと同等の性質を持つ電子回路を使ったエレクトロメーターを使います。 チーム名 ピカチュウ 森谷僚介 村岡崇弘 高村海斗 意見の提出 鉛蓄電池について調べました。鉛蓄電池は正極に酸化鉛を負極に鉛を使用したもので正極では酸化鉛が硫酸鉛に負極では鉛が硫酸鉛になる反応が起きます。その際の標準電極電位の差は2.0405(V)となり鉛蓄電池の起電力と近しい値になりました。 電位差計はオームの法則と電位差が同じというとことから、未知の電源それぞれを入れた際に流れる電流が等しいことからそれぞれの電源間の電圧/抵抗が等しく、メートルブリッジ法から抵抗1/抵抗２＝電流1/電流2となることから起電力をはかるものです。電池の電位差は電位差計を用いて標準電極の電位差からの差で求めます。
A.イオン化傾向が違う金属ほど起電力が大きくなることなどを知った。 演題はアルカリマンガン電池 齊藤里奈・小泉まい・皆川文音・山崎優月 授業や実験、日常でもよく用いられるアルカリマンガン電池を選んだ。 自分の役割は、概念化・正式な分析・調査 アルカリマンガン電池 正極：2MnO2+H2O+2e-→Mn2O3+2OH- 負極：Zn+2OH-→ZnO+H2O+e- 負極の標準電極位は-0.76(E°/V) 正極の標準電極位は0.98(E°/V) よって、電極電位は0.98-(-0.76)=1.74である。 アルカリマンガン電池の起電力は1.52Ｖであるため、電極電位と起電力には違いがある。
A.電池としてダニエル電池を選んだ。ダニエル電池のカソードは銅で、アノードは亜鉛である。ダニエル電池の電極界面の界面電位差を電位プロファイルとして図示してみるとダニエル電池の起電力は1.1Vであった。
A.講義の再話 hνは光のエネルギーである。エネルギーは示強因子と示量因子からなる。プランク定数は示量因子、νは示強因子である。波長はλで表す。自分の主観を客観的に示すのに有用なのが数字である。デジタル放送はコンピュータが必要だが、アナログ放送には必要ない。デジタル放送には遅延が生まれるため、デジタル放送が始まってからテレビから時報することが消えた。デジタルは機械依存もあるし、改ざんすることができる。アナログはそのまま電波が飛んでくるため、悪用できない。陽子１個が持つエネルギー電気素量という。1molあたりに含まれる粒子の数はアボガドロ数である。電子1molが持つ電気量はe×NAで求められる値で、96500C/molをファラデー定数という。熱エネルギーの示強因子は温度で、示量因子はJ/Kの単位を持つエントロピーである。ネルンストの式とは電極の平衡電位とイオン濃度の関係を表す式で、この式により電位と平衡定数の関係が分かる。還元体が多なったら電圧は下がる。酸化体が多くなったら電圧が上がる。基準電極とある電極系を組み合わせた電池の起電力を単極電位という。参照電極とは、電極電位の測定時に電位の基準点を与える電極のことである。 発表の趣旨 ダニエル電池について調べた。 (-)Zn|ZnSO4aq||CuSO4aq|Cu(+) 電界-26.66V/m、導電率は500、電流-17.33A、内部抵抗0.231Ωである。 復習 ダニエル電池について調べた。ダニエル電池とは、素焼きの容器で電解液を分離し、正極に硫酸銅(Ⅱ)水溶液、負極に硫酸亜鉛溶液を用いることによって起電力の変化が少なく、気体も発生しない実用性が向上した電池である。ダニエル電池の放電を持続させるためには、ZnSO4水溶液の濃度を薄く、CuSO4水溶液の濃度を濃くするとよい。
A.ダニエル電池 電極 正極:Cu、負極:Zn 電位差は1,10V
A.ダニエル電池の電池式 (-Zn)|ZnSO4 aq|CuSO4 aq|Cu(＋) CuはCu2+とその溶液の内部電位によって電気化学ポテンシャルが決まる。 ZnはZn2+とその溶液の内部電位によって電気化学ポテンシャルが決まる。 電極Cuの内部電位と電気化学ポテンシャルによって電極Cuの電子の電気化学ポテンシャルが決まり、電極Cuと電極Znの内部電位の間に差が生じる。
A.
A.ダニエル電池の電池式 (-Zn)|ZnSO4 aq|CuSO4 aq|Cu(＋) CuはCu2+とその溶液の内部電位によって電気化学ポテンシャルが決まる。 ZnはZn2+とその溶液の内部電位によって電気化学ポテンシャルが決まる。 電極Cuの内部電位と電気化学ポテンシャルによって電極Cuの電子の電気化学ポテンシャルが決まり、電極Cuと電極Znの内部電位の間に差が生じる。
A.・講義の再話 電解液に異なる金属を触れさせると起電力が生じ、これを電池の起電力という。起電力は、イオン化傾向が異なる金属同士ほど大きくなる。 ・発表の要旨 「電極近傍の電位プロファイルを描いてみよう」、グループ名：「ルダエル」、共著者：横濱和司・中島健太・飯塚琢朗、役割：可視化 ダニエル電池を選び、ダニエル電池の電位プロファイルを描いた。 ・復習の内容 ダニエル電池を選んだ。 ダニエル電池は、2つの半電池を塩橋で結び2種類の金属板がそれぞれ正極、負極の役割を果たし、電池を形成する。抵抗を付けた導線で電極同士を結ぶと、電子は導線を通って反対側の電極に移動し、電子を放出する側が負極、電子を受け取る側が正極である。
A.私の班はダニエル電池について調べました。 全反応式は Zn+Cu??→Zn??＋Cu 電位差は1.0997Vでした。これは理論値とほとんど同じ値でした。
A.ダニエル電池 電池電圧1.1V Cu??＋2e-=Cu 0.337v Zn??＋2e-=Zn -0.7627v (－)Zn|ZnSO?aq|CuSO?aq|Cu(＋)
A.講義の再話 光エネルギーは、プランク定数×振動数で表される。プランク定数は示量因子、振動数は示強因子であり、エネルギーは示量因子と示強因子のかけ算で表される。電気エネルギーは示量因子の電気素量eと示強因子の電圧Vのかけ算で、熱エネルギーは示強因子の温度Tと示量因子のエントロピーのかけ算で表される。ネルンストの式は、電位とイオン濃度の関係を示す式である。 グループワークの内容 鉛電池の電位差を調べた。正極と負極の電位差を計算すると、2.0405Vであり、教科書にある値2.04Vとほとんど同じ値だった。 復習の内容 鉛電池の正極は酸化鉛、負極に鉛を用いる電池であり、電池式はPb|H?SO?aq|PbO?である。
A.授業の再話 ネルンストの式は電極の平衡電位とイオン濃度との関係を表現した式であり、これを用いることで電池の起電力を計算することができる。 発表の要旨 私たちの班では鉛蓄電池について調べた。それぞれの電極での反応式と標準電極電位は以下の通りである。 正極：PbO?+SO???+4H?+2e?＝PbSO?+2H?O （1.6852V） 負極：PbSO?+2e?＝Pb+SO??? （-0.3553V） したがって、標準電極電位差は1.6852-(-0.3553)=2.0405Vで、鉛電池の起電力の2.04Vとほぼ同じ値であることが分かる。 復習の内容 電気二重層について調べた。電気二重層は流体中の物体の界面に電位が与えられたときに形成される2層の構造のことである。電気分解を行う際の電解液と電極の界面、コロイド粒子と分散媒の界面、半導体のpn接合面などで考えられることが多い。
A.[講義の再話] 電解液に異なる金属を触れさせると起電力が生じる。これを電池の起電力という。イオン化傾向が異なる金属同士ほど、起電力は大きくなる。 [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：電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう ・ダニエル電池 Cu2+ + 2e- = Cu(S) 0.337 Zn2+ + 2e- = Zn(S) -0.7627 [復習の内容] ダニエル電池の電位プロファイルを描いた。
A. 電池や電位プロファイルについて学んだ。 発表では電池式と電位プロファイルを調べて発表した。 復習として他の電池について調べた。ダニエル電池を選んだ。ダニエル電池の電池式は以下のようになる。 Zn|Zn2+?Cu2+|Cu
A.今回は鉛電池について考えていった。鉛電池の酸化における電位は0.3553、還元における電位は1.6852であった。電位プロファイルは以下の図のようになる。
A.
A.鉛電池の電位プロファイルを描いた。
A.電池による起電力と電極の種類、電気二重層、ダニエル電池について学んだ。 電極近傍の電位プロファイルを描いてみよう。 チーム名 八王子 書記 宍戸智哉 平尾朱里 大堀颯斗 佐藤智哉 鉛蓄電池を選び電位プロファイルを描いた 正極電位1.6852V―0.3553=起電力2.04V 負極物質 鉛 正極物質酸化鉛
A.ダニエル電池 （ー）Zn ｜Zn SO４aq ｜｜CuSO4aq｜Cu（＋） 起電力：約1.1V 電界：２６.６６７V/m 誘電率：５５０ 電流：－１.７３３A 内部抵抗：０.２３１Ω である。
A. 今回の授業では、実用電池と呼ばれるもののほとんどが正極活物質に金属酸化物、負極活物質に亜鉛を用いていることを学んだ。 電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう、グループ名は保存に失敗しました、伊藤蓮、佐々木秀人、長田卓士、概念化、私たちのグループでは、鉛電池を選択した。現代の電気化学p38より、PbO?/PbSO?の標準電極電位は1.6852であり、PbSO?/Pbの標準電極電位は-0.3553である。ここから起電力を計算すると。 E=1.6852-(-0.3553)=2.0405となった。 授業時間外では、実際に描いた電位プロファイルが正しいか検証した。
A.講義の再話 起電力が生じるメカニズムについて、また、イオン化傾向との関わりについて学んだ。 発表の趣旨 ダニエル電池を選択し、正極と負極それぞれの電位差について調べた。まず、ダニエル電池の正極は銅、負極は亜鉛である。銅の電位が0.337V,亜鉛の電位が-0.763Vであるため、その電位差は1.10Vとなった。 復習の内容 正極の反応式、負極の反応式をそれぞれかきだして電位プロファイルを図示した。
A.鉛蓄電池を選択した。 正極が酸化鉛PbO2で、負極が鉛Pbである。それぞれの電極の標準電極電位の高低差が2.04vになれば良い。 正極の標準電極電位は1.6852v 負極の標準電極電位は-0.3553v 高低差は2.0405vとなるので電位は問題ないと思われる。
A.金属-電解液間には電気二重層と呼ばれる電子の層構造が発生します。ヘルムホルツ層は陽子だけ存在し、陽子ひとつ分の厚みをもつ平面になります。それよりも電解液側の層はグイ・チャップマン層と呼ばれ、ヘルムホルツ層側から次第に正電荷の数が減っていく様相を呈しています。 ニッケル亜鉛電池 Zn|KOHaq|KOHaq|NiOOH の電位差の図を描いた。電池電圧は1.5Vで、電極間距離は1、導電率は500であった。電位差は1.76であった。
A.鉛蓄電池の正極と負極の電極電位の差のグラフを書いた。
A.
A.燃料電池について調べた。 (-)H2 | H3PO4aq | O2(+) となるようにつなぎ、燃料電池を作成する
A.(-)Zn｜ZnSO?＋aq|CuSO?＋aq｜Cu(+) 半反応式 負：Zn→Zn??＋2e- 正：Cu??＋2e-→Cu E(Cu??/Cu)＝0.337＋(RT/2F)ln E(Zn??/Zn)＝-0.763＋(RT/2F)ln
A.光のエネルギーはhνで表される。ここで、hはプランク定数（示量因子）、νは光の速度である。 デジタル技術は必ずコンピュータが必要になるため、必ず遅延が存在する。また、アナログは無理であるが、デジタルはやろうと思えばデータの改ざんが可能であるため、セキュリティ的にも（今となっては）少しばかりであるが懸念が残る。 熱エネルギー（J）の示強因子はケルビン（K）、示量因子はJ/Kである。 今回は電池系から水素燃料電池（酸性型）を選んだ。電解質を硫酸としたとき、燃料電池は以下の電池式となる。 (-) H2 | H2SO4 | O2 (+) 水素と水素イオンの酸化還元電位は0Vであり、酸素と水素イオンの酸化還元電位は1.229Vであるため、負極と正極の電位差は1.229Vとなる。 水素燃料電池の酸性型とアルカリ性型について調べた 性質 酸性型: 酸性型水素燃料電池は、電解質として硫酸などの酸性溶液を使用する。酸性電解質により、プロトン（水素の陽イオン）が電気的に移動し、反応が進行する。 アルカリ性型: アルカリ性型水素燃料電池は、電解質として水酸化カリウム（KOH）などのアルカリ溶液を使用する。アルカリ性電解質により、水酸化物イオン（OH-）が電気的に移動する。 使用用途の傾向 酸性型: 酸性型水素燃料電池は、主に自動車や小型機器などの移動体に応用される。 アルカリ性型: アルカリ性型水素燃料電池は、主に宇宙船や産業用途などの固定設備に応用される。 アルカリ性型水素燃料電池は、高いエネルギー効率と長い寿命を持つ傾向があるが、使用する電解質が腐食性が強く、設計が複雑になることが欠点とされる。一方、酸性型水素燃料電池は安定性が高く、シンプルな設計で製造が容易であるため、自動車などの普及に向いている。
A.ダニエル電池は 電池反応：Cu??＋Zn→Zn??＋Cu 半反応：Cu??＋2e→Cu 標準電極電位：0.377 Zn→Zn??＋2e? ?0.763 平衡電位：1.110V Zn│Zn???Cu??│Cuである。電極近傍の電位プロファイルを書けるようになった。
A.電位差計とは、既知の標準電圧と未知の電圧や起電力を平衡させて電圧や起電力の値を測定する、いわゆる零位法を利用した装置である。 測ろうとする電圧や起電力から電流をとらない状態で測定できるのが特長で、平衡は高感度の検流計で検出することができる。
A.再話 電池の起電力について講義する。 イオン化傾向の差が大きいほど起電力が高い、つまり電圧が大きくなるということである。 電池の起電力を測るには、デジタル回路計を使う方法があるが、インピーダンスが小さいと平衡状態からずれる。 そこでエレクトロメーターを使うことが一般的となっている。 発表 シミュレータを利用し、アルカリマンガン乾電池について電極プロファイルを書いた。 復習 半電池(三極式セル)について調べたところ、電池の評価に使われている。 見たものではリチウムイオン電池の評価に使われていた。
A. 電池の起電力はどのようにして決まるのだろうか。これは正極と負極の酸化還元の組み合わせによって決まる。イオン化傾向の差が大きいほど起電力は大きくなる。化学ポテンシャルの考を用いたネルンストの式を用いることで起電力の図を描くことが出来る。 チーム名は、八王子。役割は、司会進行。メンバーは、平尾朱理、大堀颯斗、宍戸智哉、佐藤智哉。話し合った内容は、鉛蓄電池の電位プロファイルズについて話し合い、図を書きました。 P68図3.3から、鉛蓄電池を選びました。鉛蓄電池は二次電池と呼ばれ、放電と充電を行うことが出来る電池です。今回は、放電の方を考えました。 鉛蓄電池の放電の半反応式は、負極側:Pb+SO4^-2→PbSO4+2e^-1、正極側:PbO2+4H^+1+SO4^-2+2e^-1→PbSO4+2H2Oです。 電池式は、Pb｜H2SO4aq｜PbO2になり、起電力は、1.6852-(-0.3553)＝2.04 Vとなります。鉛蓄電池の理論起電力は2.10Vであるので理論値に近い値であることが分かりました。
A.私たちの班名はイダエルです。 私たちのグループではダニエル電池について考えました。ダニエル電池は正極を銅、負極を亜鉛とした電池で、銅と亜鉛の電位差は1.10Vであることが分かりました
A. 光エネルギー，ネルンスト式，ダニエル電池 調査
A.再話 エレクトロメーターを用いることで起電力を測定することができる。起電力は金属イオンのイオン化傾向の違いによって発生することが分かっている。貴金属はイオン化傾向が小さく、卑金属はイオン化傾向は大きい。また、起電力は常に正の表記なので貴金属が正極になる。 発表の要旨 演題：電極近傍の電極プロファイルを描いてみましょう チーム名：がおー メンバー：川口倖明 高根澤颯太 斎藤滉平 佐藤きらり 神谷明里 加藤和乃 武井未央 佐々木渉太 役割：調査 復習の内容 酸性溶液中の燃料電池について調査した。 （－）H2 | H3PO4aq | 3(＋) 負電荷 H2→2H＋2e- 正電荷 O2＋4H-＋4e-→2H2O 起電力は1.23Vとなる。
A. 様々な電池の起電力の違いについて学んだ。 家に帰ってから講義資料をもう一度読み直し、講義内容の理解を深めた。
<!-- 課題 課題 課題 -->
<li>
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/WebClass/WebClassEssayQuestionAnswer.asp?id=221'>
<q><cite>
</q></cite>
</a>.
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Syllabus.asp?nSyllabusID='>
<a/a>・
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID='>
</a>
</li>
<!-- 課題 課題 課題 -->
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。
