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.①?③を以下に示す。 ①【講義の再話】 二個ある電極のうち酸化が起きる極（O2が発生）をアノードまたは陽極、還元が起きる極（H2が発生）をカソードまたは陰極という。極間の電解質により電流が流れる。このアノード、カソード、電解質をセルという。ここに隔膜が加わると電解槽を形成する。例えば硫酸銅の電気分解により、カソードで還元が起こり（電子を受け取り）、銅が析出する。 バイポーラ（複極）とモノポーラ（単極）について、単極は低電圧、大電流の様式であるのに対し、複極は一つの電極の片側がアノード、反対側がカソードと二つの役割を担っているので大電圧、小電流である。 電池の表記（電池式について） 化学式Zn、Zn2+の間に界面（｜）を描いたものを電池式という。｜｜は隔膜があることを表す。アノードでからカソードに電気（電流）が流れるので原則としてアノードは左側に書く。 例：Zn｜Zn2+||Cu2+｜Cu 電位について 電圧Vと混同しやすい。電圧は２点間、電位は点を表している。電圧をかけるとアノードからカソードへ電流が流れ、その時に電位が小さくなっていく。この電位の傾きのことを電位勾配という。電位が等しい点をつないだものを等電位線といい、向きがあるベクトル量である。 ②【発表の要旨】 演題 等電位線と電気力線を描いてみよう グループ名 センター！！ 役割 責任著者 共著者 鈴木結惟、原野未優、高橋香桃花、三船歩美、大坂琉音 等電位線は向きがあるベクトル量であるため、図で表されるときは矢印が用いられる。 電気力線は電解質中は電気が流れるが、空気中は流れないので書かない。 ダニエル電池の等電位線及び電気力線から亜鉛版（アノード）から銅板（カソード）に電流が流れることがわかった。 ③【復習の内容】 トピック名 参照電極と半電池 銀塩化銀電極では銀の棒やシートに塩化銀（AgCl）をコーティングしたもの、または、銀を塩化物溶液中に浸して表面にAgClを析出させたものが一般的である。 また、銀と塩化銀の間に可逆な酸化還元反応が起こることで、電位が安定する。
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A. ダニエル電池は、1836年にジョン・フレデリック・ダニエルによって発明された一次電池で、亜鉛をアノード（負極）、銅をカソード（正極）として使用する。放電時には、亜鉛が酸化されて電子を放出し、銅イオンが還元されて金属銅となる。電解質には硫酸亜鉛と硫酸銅の水溶液が用いられ、塩橋によってイオンの移動が可能となり、安定した電圧を維持できる。 電池内の電気の流れを理解するには、等電位線と電気力線の概念が重要である。等電位線は電位が等しい点を結んだ線で、アノードからカソードに向かって電位が低下する。電気力線は電場の方向を示し、電場は電位の高い方から低い方へ向かって形成される。この電場に沿って電子が移動し、電流密度は電場の強さに比例して高くなる。 銀塩化銀電極（Ag/AgCl電極）は、安定した電位を提供する参照電極として広く使われる。亜鉛電極と組み合わせた半電池では、亜鉛が酸化され、電子が銀塩化銀電極に移動して銀イオンが還元される。実態配線図では、両電極はそれぞれ対応する電解質に浸され、塩橋で接続されることで、安定した電位測定と電池反応が可能となる。
A.①電気エネルギーは、他のエネルギーと比べてコントロールしやすいという大きな利点があるが唯一の弱点は貯めておけないことである。そこで重要になるのが、酸化、還元、電解質という3つの要素からなるセルという構造である。このセルを構成する方法として、モノポーラとバイポーラがあるが、バイポーラには液絡という問題があり、密閉しないと内部で液が混ざってしまうという弱点がある。 また、電位は場所ごとに定まる値で、電位差があれば電流は高い電位から低い電位へと流れる。この流れの道筋を電気力線と呼び、等電位線と直交する。さらに、その密度は電流密度として表され、電流にも向きがあるため、ベクトル量として扱うことが特に重要である。 今回のグループワークは、等電位線と電気力線を描いてみようである。 ②演題は抵抗器の等電位線と電気力線を描いてみようで、グループ名はバイポーラ、属した人は、久保明裕、山根寿々、坂本彩夏、久田光稀、鈴木奏逞、須藤春翔であり、役割は調査係。 実際に電気力線を図解した。これによって、電気の流れる向きが視覚的に理解しやすくなった。 ③私は、電気エネルギーのコントロールしやすい事以外の利点について調べた。 電気エネルギーの利点は、運動、熱、光、音などさまざまなエネルギーに変換できる汎用性の高さにあることが挙げられる。例えば、モーターで運動エネルギーに、電熱線で熱に、ディスプレイで光に、スピーカーで音に変わる。私たちの生活はパソコンやスマホなど、電気に大きく依存していて、電気のない暮らしは想像しにくいといえる。このように電気エネルギーは、最も扱いやすく便利なエネルギー源といえるのではないかと調べてみて感じた。
A.①電池について学んだ。みんなが良く知っている直列繋ぎは、ボルタさんという人が考えたということが分かった。また、アノード、カソード。電解質という3つの要素をセルということも学んだ。隔膜というものもあり、別名セパレータとも呼ばれ、分離に使うすごく大事な役割をもつ物もある。最近はセロハンをセパレータに用いる。単極式、複極式についても学び、単極式は低電圧、大電流に対し、複極式では、槽電圧が単層電圧×層数により、大電圧、小電流となっている。また、複極式では、槽間の接続ブスバーは不必要でそのオーム損は小さくなるが、液を通しての短絡電流を防ぐ工夫が必要である。 ②グループワークでは、亜鉛と銅の電池における電気力線と等電位線を考えた。電気力線は、液槽内で亜鉛側から銅側へ液面と平行な数本の直線であると考えた。等電位線は、よくわからなかったが、亜鉛電極と銅電極に平行で数本あるかなと考えた。等電位線は電気力線と直行するイメージなのでこうなるのではないかという議論をしてこの結果に至った。 ③授業で、イオン交換膜法ソーダ電解について触れたので、イオン交換膜法ソーダ電解についてとりあげてまとめた。まず、イオン交換膜法ソーダ電解は、食塩水から水酸化ナトリウム、塩素、水素を製造する方法であり、今の工業的な主流であることが分かった。食塩水を電気分解すると水酸化ナトリウム、塩素、水素ができる。陽極で塩素が発生し、陰極で水素が発生、水酸化ナトリウムが生成される。なぜ、イオン交換膜を使うかというと、Na+だけを通し、Cl-を通さない点とNaOHの純度をあげる点が使用理由である。
A.①本講義では、電池の組み立ての仕方などを学んだ。電圧を簡単に上げる方法は直列繋ぎである。酸化が起きる極をアノード（陰極）電子を受け取る、還元が起きる極をカソード（陽極）電子を与える、という。電池を作ったときに中にある物質を電解質、真ん中にしいてあるものを隔膜という。モノポーラを合体さっせた物をバイポーラという。モノポーラは電極に電気を供給する導体が大量に必要であり低電圧ある。バイポーラは大電圧で小電流、抵抗が小さい。電解槽についても学んだ。二曲をつなぐものを塩橋と呼ぶ。この電解槽を上から量ると電気力線と等電位線となって見える。電気力線の込み具合を電流密度とも言いA/m^2で表せる。 ②グループワークではダニエル電池についての電解槽を読み取り、等電位線と電気力線を書いた。アノードでは硫酸亜鉛、カソードでは硫酸銅であることを確認し、授業で学んだことをいかして、書いた。 ③電解槽とは電気エネルギーを使って化学反応を起こす装置である。
A. 講義では、ボルタによる電池の直列つなぎをもとに、電極と電池について学んだ。電極は、アノード・カソード・電解質の三要素から構成され、場合によっては隔膜を加えた四要素となる。また、電極の接続方式には単極式（モノポーラ）と複極式（バイポーラ）があり、それぞれ電流や電圧の特性に違いがあることが分かった。さらに、電池反応を表す電池式では「｜」記号を用い、電流の流れに従って左にアノード、右にカソードを記す。ダニエル電池を例にすると、Zn｜Zn??||Cu??｜Cuと表記される。このような表記により、電池内部での反応過程を明確に示すことができる。 発表では、実際にダニエル電池における等電位線と電気力線を図に描き、視覚的に理解を深めた。金属板から放射状に広がる等電位線や、それに直交する電気力線を描くことで、電位の勾配や電場の向きがより具体的にイメージできた。しかし、最初に描いた図では、アノードとカソードの関係を誤解し、銅と亜鉛の役割を正しく表現できていなかったことに気づいた。 復習を通して、視覚的な理解を取り入れることで、抽象的であった電気の概念が具体的なイメージとして把握しやすくなることを実感した。仕上がって、数式や定義にとどまらず、図やモデルを実際に書いてみることで理解を深めていくことが大切である。
A.①2種類の電極が1つにまとまっているのがバイポーラといい、1つの電極が1つの電源に繋がっているのはモノポーラという。ビーカーでふたつに分けているときの電池式は以下のように表記することが出来る。Zn(s) | Zn??(aq) || Cu??(aq) | Cu(s) この時、Zn(s) がカソード、Cu(s)がアノードである。また、境界部分の|を界面という。この電池はダニエル電池と呼ばれている。IHは熱が均一ではなく集中してしまうことが分かった。 ② 亜鉛板を浸した硫酸亜鉛水溶液と、銅板を浸した硫酸銅(Ⅱ)水溶液を、素焼き板で仕切ったダニエル電池を書いた。 ③ ダニエル電池についての復習を行った。亜鉛、銅それぞれの半反応式は以下のようになる。 Zn??(aq) + 2e??Zn(s) E° = -0.76 V Cu??(aq) + 2e? ?Cu(s) E° = +0.34 V しかし、どちらがカソードでどちらがアノードなのか分からない。そのような時に標準反応状態のギブズ自由エネルギー変化を考え、公式はΔG? = -nFE?であり、銅の標準電位の方が大きく、ギブズ自由エネルギー変化が負の値になるため、銅の半反応式は左への反応が自発的に進行するため、アノードは亜鉛でありカソードは銅とわかる。よって電池全体の反応は以下のようになる。 Zn(s) + Cu??(aq) → Zn??(aq) + Cu(s)
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A.①電池の3要素を考えよう。カソード、アノード、電解質で、これをセルと呼び、隔膜を含めると4要素になる。一つのセルの場合はモノポーラ、複数のセルを組み合わせるとバイポーラと呼ばれ、バイポーラは液絡を防ぐのが難しいという特徴があるんだ。電気の流れはアノードからカソードに向かっていて等電位線を用いて電気力線を考えると分かりやすいよ。 ②「等電位線と電気力線を描いてみよう」グループ名：電気 平方、三好、竹中、山口、植村 役割：調査 ボルタ電池と電気力線と等電位線を選んだ。亜鉛極から銅極に向かって水溶液中を電気力線があるのではないかと考えた。等電位線は同じように水溶液中を電極と平行に等電位線が分布していると考えた。 ③電池式を描き、電気の流れを確認してみる。私はダニエル電池を例に挙げた。ダニエル電池は(-)Zn|H2SO4aq|Cu(+)と表され、アノードがZn極、カソードがCu極となっている。電気は反時計回りに流れている。
A.①第五回目の授業では、電子を受ける極であるアノードと溶液側に電子を渡す極をカソードがありこの両極に挟まれた溶液を電解液ということを学びました。教科書によると電気分解を行う装置を電解槽といい、基本的にはアノード、カソードの二種類の電極、電解質、隔膜の四つの要素から成り立っていることを学びました。また、デメリットとメリットとして単極式は低電圧、大電流の様式であり、電解槽電圧は単槽電圧に等しいが電極に電気を供給する導体がここでの電圧のオーム損が大きいことや、複極式では一つの電極が片側がアノード、反対側がカソードと二つの役割を担っており、槽電圧は単槽電圧×槽数となるので単極式に比べて大電圧、小電流の様式であることを学びました。 ②ワークショップでは教科書から実際に亜鉛と銅の電解槽を読み取り、等電位線と電気力線を書きました。これにより内部の電気がどのように流れているのかをグループで話し合うことができました。 ③授業の発展としては教科書からダニエル電池を選び電池式がどのようになっているのかを考えそこから電池が放電しているときの回路図を書きました。説明としてはダニエル電池は負極であるアノードは亜鉛電極であり、ここで亜鉛が電子を放出して亜鉛イオンに酸化されることや、正極であるカソードは銅電極であり、ここで銅イオンが電子を受け取ってCuに還元されることなどをまとめました。
A. 講義では、「再生可能エネルギー」というテーマを主に学んだ。特に、電解槽などで用いられるバイポーラ（複極式）電極とモノポーラ（単極式）電極の構造的な長所と短所を挙げ、電池を直列に繋ぐことで容易に電圧を高められるように、電極の配置を工夫することで、エネルギー貯蔵や物質生産の効率は大きく向上することを学んだ。この技術が、今後のエネルギーシステムにおいて果たす役割の重要性を感じた。 私たちのグループでは、化学エネルギーと電気エネルギーの相互変換を担う電気化学の基本原理に関して学んだ。講義で学んだダニエル電池は、この原理を体現する優れた例である。亜鉛が電子を放出してイオンとなる酸化反応と、銅イオンが電子を受け取って金属となる還元反応が、隔膜を介して同時に進行することで電力が生まれる。エネルギーというマクロな現象が、物質のイオン化傾向という化学的性質に根差した、電子の移動というミクロな現象によって支配されていることを学んだ。 最後に、講義のまとめとして、私は電気化学システムを的確に表現する「電池式」の理解を深めることで復習を行った。例えば、ダニエル電池は「Zn | Zn?? || Cu?? | Cu」という簡潔な記号で表される。この表記法は、負極（アノード）を左に、正極（カソード）を右に配置し、物質の状態や相の境界（界面）を明確に示すという規則に基づいている。この科学的な共通言語を習得したことで、複雑な電池の構成を論理的に分解し、その内部で起きている現象を正確に把握することができた。
A.①電気化学において、電気エネルギーを得るには反応によって得られることが分かる。電池や電解槽において、酸化される方をアノード、還元される方をカソードといい、アノードは陽極で電子を受け取る方、カソードは陰極で電子を渡す方である。電解質とはアノード、カソードの両方に挟まれた電解液のことを指し、セパレータは二つの電解液を分離するのに使用される。バイポーラとは複数式電極のことであり、一つの電極がアノード、かそーぢの二つの役割を担っている。大電圧、小電流の様式であり、ブスバーが不必要でオーム損は小さい。モノポーラとは単極式電極のことであり、低電圧、大電流の様式であり、電極に電気を供給する導体（ブスバー）が多量に必要である。また電圧のオーム損が大きい。電池の表記（電池式）についても学び、ダニエル電池の電池式は(Zn/Zn^2+//Cu^2+/Cu)であることが分かった。この場合左がアノード 右がカソードである。
A. 示強因子の大きさが大事→直列つなぎで電圧を上げられる。電極が必要 2個絶対必要。酸化がおきる極をアノード（陽極）、還元がおきる極をカソード（陰極）。反応が酸化か還元かで呼び分ける。電解質、アノード、カソード、セルの３要素がそろったものをセルという 生成物を分離するのに隔膜（セパレータ）。バイポーラはブスバーがいらないのでオーム損が少ないが液漏れ等で短絡電流が流れるので工業的には難しい。 この授業での演題は等電位線と電気力線を描いてみようだった。共同著者は山口、西島、山川、松原であった。今回の演習では現代の電気化学の教科書内を参考にダニエル電池における等電位線と電気力線を描いた。 復習では以下の内容を行った。銅のモル質量を64g/molとすると3mgの銅は3/64≒0.046mmolである。ファラデー定数を9.65×10^5とおくと、必要な電気量は0.046×10^-3/9.65×10^5≒4.77×10^-11Cである。よって必要な時間は4.77×10^-11/1×10^-3=4.77×10^-8秒となる。
A.１ 講義の再話 電気分解を利用した金属の製造には、電解採取と電解精練がある。 酸化反応が起こるアノード 還元反応が起こるカソード 電位が高い方 正極 電位が低い方 負極 電池式は電気の流れる向きを左から右に書く エネルギーには示強因子があるということも学んだ。 ２発表 グループ名 ナトリウム メンバー 今山華百 松本碧衣 どどゆずか 鈴木純奈 石毛翼 カン 教科書図の5.4について電気の流れに関する線を加えた図を作成した。オーソドックスなものになった。 銅の酸化、水の還元に電流が流れる ３ 復習 教科者の今回取り上げた電池長いにも 電気の流れを考えてみた。 斜めななっているようなものについて考えるのは難しく、1人では答えに辿り着けなかった、
A. 酸化を起こす極をアノード、還元を起こす極をカソードという。電気分解は、アノード、カソード、電解質の3要素のセルと、隔膜の4要素から成り立っている。複極をバイポーラ、単極をモノポーラという。また、電気力線と等電位線は常に直交する。電気力線は電流密度を表している。 演題は「等電位線と電気力線を描いてみよう」、グループ名はナトリウム、共著者はHUYNHVINH KHANG、石毛翼、百々柚花、松本碧衣、鈴木純奈、私は調査を担当した。私たちは、イオン交換膜法ソーダ電解の原理図を描いた。電気が通っているのは液中だけなので、電気力線が液外に出た図にならないよう気を付けた。 復習として、バイポーラとモノポーラについて述べる。バイポーラ電極は、1つの電極が両極（アノードとカソード）の役割を果たす構造で、電解セル内で中間に配置される。一方、モノポーラ電極は、各電極がアノードまたはカソードのどちらか一方として機能する。バイポーラ方式は構造がコンパクトで電極数を減らせる利点があり、省スペースや大量処理に向いている点が興味深いと感じた。用途に応じて使い分けられていることから、電気化学の応用の幅広さを実感した。
A.1/講義の再話：当日の授業では化学電解について学んだ。それは、外部から電流を流すことで化学反応を強制的に起こす操作であり、特に電解質溶液や溶融塩中での酸化還元反応を指す。陽極では酸化反応、陰極では還元反応が進行し、それによって物質が分解・析出・生成される。たとえば、水の電気分解では陽極で酸素、陰極で水素が発生する。また、塩化ナトリウム水溶液を電解すると、塩素、ナトリウム水酸化物、水素などが得られる。電解は金属の精錬（例：銅の電解精製）、電気めっき、アルミニウムの製造、水素燃料生成など、多くの工業プロセスに不可欠な技術である。反応には電極材料や電解液の種類、温度、電圧などが影響し、最適な条件設計が求められる。 2/発表の要旨：「等電位線と電気力線を描いてみよう」 等電位線は、空間の中で電位（電圧）が同じ値になる点を結んだ線のことを言う。この線上のどこにいても、電荷が受ける電気的なエネルギーの変化はない。 電場が存在する空間では、等電位線は電気力線と常に直交する。たとえば、コンセントに差し込む前と後では電位が変わるが、その電位が変わらない部分を結んだのが等電位線になる。 電気力線は、電場の中で正の電荷が受ける力の方向を表す仮想的な線のことを言う。電気力線は、正電荷から出て、負電荷に向かって進む。電気力線が密になっているところは電場が強く、まばらなところは電場が弱い。また、電気力線は決して交わらない。 電場とは、電荷が他の電荷に力を及ぼす空間の性質のことを言う。ある場所に正の試験電荷を置いたときに受ける力を、その電荷の大きさで割った値で定義される。 電流密度は、単位面積あたりを流れる電流の量を表す物理量である。 記号ではJと書いて、単位は A/m?（アンペア毎平方メートル）になる。電流密度が大きいところは、多くの電流が狭い範囲に集中して流れていることを意味する。 私たちのグループは教科書現代の電気化学の130ページにある図５．４を選びました。等電位線、電気力線を書きましたので、ご覧ください。 3/復習の内容： モノポーラ（単極型）とバイポーラ（双極型）は、主に電解槽（でんかいそう）や電気化学セルの構造に関する分類である。 モノポーラ方式では、各電極が電源と直接つながれており、それぞれ独立した極（陽極・陰極）として働く。この方式は構造が単純で制御しやすいが、大型化すると電流を流すための導線が多くなり、エネルギー効率が低下しやすい。 一方、バイポーラ方式では、各電極が片面で陽極、反対側で陰極として機能する。つまり、1枚の電極が両極の役割を持つ。これにより装置全体がコンパクトになり、配線も簡素化できるため、大規模電解や省スペース設計に向いている。ただし、電極材料や構造に工夫が必要で、設計と製造コストがやや高くなる傾向がある。
A.第5回の授業「セルの組立―電池式の書き方と電極の呼び方」では、電気化学における基本的な用語と概念について学んだ。鍋とIHコンロを例に反応器と力を与えるものについて学んだ。酸化反応が起こる電極をアノード、還元反応が起こる電極をカソードと呼ぶことを学んだ。アノード、カソードに隔膜を加えた3要素をセルと呼ぶことを学んだ。この区別は、電池の動作原理を把握する上でで移設なものであることがわかった。また、ダニエル電池を具体例として取り上げ、セル内外における電位勾配や等電位線の分布について視覚的に理解することを目的とした講義が行われた。これにより、空間的な電場の分布とその強さがどのように可視化できるかを把握することができた。電池の表記方法についても学んだ。グループワークでは、実際に電気力線と等電位線の図を手書きで作成し、それぞれの物理的意味について意見交換を行った。電気化学現象の可視化と理解が進んだ回であった。
A. 電池は、酸化反応と還元反応によって電気エネルギーを取り出す装置であり、基本的に「アノード（陽極）」と「カソード（陰極）」、そして「セル（電池単体）」の3要素から構成される。酸化反応が起こる極をアノード、還元反応が起こる極をカソードと呼び、これは電池か電解槽かにかかわらず反応の内容（酸化か還元か）によって名称が決まる。例えば、ダニエル電池では、Znが酸化（アノード）されてZn??になり、Cu??が還元（カソード）されてCuとなる。このような電池の表記には、Zn｜Zn??｜｜Cu??｜Cuのように界面を縦棒「|」で示し、「｜｜」が塩橋などの区切りを示す。 一方、電解プロセスでは、アノード・カソードに加え、電解質と隔膜（セパレーター）が重要な役割を担う。隔膜はイオンを選択的に通し、異なる電極反応が混ざらないようにする。バイポーラ型の電池では、構造上の問題から液漏れが起こるリスクがあるとされている（現代の電気化学p120）。 電気的な視点では、空間の一点一点に電位（電気の高さ）が存在し、電位の差（電位勾配）によって電流が流れる。電位が等しい場所を結ぶ線を等電位線と呼び、その分布には向き（ベクトル）がある。また、電気は空気中には流れないため、電解液中でイオンを介して流れる。電位差や流れる電流の大きさは、電極間の面積や距離などにも依存する。 このように、電池や電解セルでは化学反応、物理的構造、そして電場の関係性が複雑に絡み合っており、正しい理解が求められる。 今回のグループワークでは電気の流れる向きについてまなんだ。提出資料に電流の流れる向きがわかる物を書いた。 酸化反応について調べた。 無機化学における酸化反応は鉄の酸化（さび）: 4Fe + 3O? + 6H?O → 4Fe(OH)? 有機化学におけるアルコールの酸化: CH?CH?OH → CH?CHO → CH?COOH 生化学における呼吸鎖での電子伝達（NADH → NAD? + H? + 2e?）である。このように酸化反応は様々な分野で起こっている。
A. 電気エネルギーはコントロールしやすい。電気化学系の三要素として”アノード、カソード、電解質”が挙げられる。アノードでは酸化が起き、カソードでは還元が起きる。三要素にプラスして”隔膜”が入ると四要素になる。隔膜は物質を分離する役割を持つ。パイポーラ(複極)とモノポーラ(単極)がある。単極式は低電圧・大電流の様式でブスバーが多量に必要であり電圧のオーム損が大きい。一方で複極式では大電圧・小電流の様式であり、ブスバーは不必要でオーム損は小さくなるが短絡電流を防ぐなどの工夫が必要である。電池の表記との例としてブルた電池を挙げると「Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu」となる。この時、| (または||)は角膜を表しており、原則としてアノードを左、カソードを右に書く。 グループワークでは、「等電位線と電気力線を描く」について栗田さん、竹中さん、植村さん、山口さん、福田さんと議論を行った。ダニエル電池を例にとって教科書p.41を参考に電池の図を描き、そこに等電位線と電気力線を書き足した。電気力線は途中で途切れたり交わったり枝分かれしないように、また等電位線と電気力線は直交するように描いた。 復習として、「電位勾配」についてさらに調べた。空間における電位の変化率であり、イオンや電子の移動を駆動する。電位勾配が大きいほど反応速度や電流密度が上昇する一方で、過剰な勾配は電解液の分解や電極の劣化、局所的なpH変化などを引き起こす可能性があると分かった。この電位勾配をナノスケールで制御し、電解合成やバイオセンシング、高効率なエネルギー変換や物質輸送に応用する研究が進んでおり、今後のエネルギー技術にも深く関わる重要な概念であると感じた。
A.今回の授業ではアノードは酸化されており、陽極となります。カソードは還元されており、陰極になることを学びました。また、ダニエル電池についても学び図を書きました。陽極には銅を使い、陰極には亜鉛を使い、溶液は陽極に硫酸銅水溶液、陰極に硫酸亜鉛水溶液を加えると分かりました。 ダニエル電池の等電位線と電気力線を描いた。ダニエル電池の電池式は Zn|Zn2+||Cu2+|Cu で表される。電子はカソードからアノードに向かって移動する。電流は 反対にアノードからカソードに向かって流れる。また、電気力線はカソードからアノードに 流れ込むように描ける。等電位線は電極の周りに円を描くようにして描ける。そして電場は、 アノードからカソードに流れる矢印を描くことで再現できる。 等電位線についてさらに学んだ。等電位線とは、電場内で同じ電位を持つ点を結んだ線で、電荷が移動しても電位差が生じないため、仕事が不要な領域を示します。電場の方向を示す電気力線とは常に直交し、電場の強さは等電位線の間隔が狭いほど強くなります。電磁気学や静電場の理解に重要と分かりました。
A.①Zn｜Zn?? Cu??｜Cu という電池式を用いて、アノード、カソードにおける酸化還元反応や、電子と電流の流れの違いについて整理した。さらに、モノポーラー型とバイポーラー型の電池構造の違い、それぞれの長所、短所にも触れた。等電位線の概念や、電解質、隔膜、電極の役割を図とともに学び、電池内部の電位分布や構成要素の配置に対する理解を深めた。化学反応が電気エネルギーに変換される仕組みを理論的・図式的に捉え、エネルギー変換デバイスとしての電池を理解した。 ②ダニエル電池は、亜鉛（Zn）と銅（Cu）の電極をそれぞれZnSO?およびCuSO?水溶液に浸し、化学反応によって電流を生み出す電池である。亜鉛は電子を放出してZn??に酸化される。（Zn → Zn?? + 2e?）銅イオンは電子を受け取り銅に還元される。（Cu?? + 2e? → Cu）。このような酸化還元反応により電気エネルギーが得られる。 ③Zn｜Zn?? Cu??｜Cu の電池式をもとに、アノードでの酸化反応（Zn → Zn?? + 2e?）とカソードでの還元反応（Cu?? + 2e? → Cu）を整理した。電子はアノードからカソードへ流れ、電流はその逆方向に流れる。モノポーラー型とバイポーラー型の電池構造の特徴や違い、等電位線、電解質、隔膜、電極の役割も図とともに理解し、電池が化学エネルギーを電気エネルギーに変換する仕組みを理解した。
A.①電池の構造について学びました。電池はアノード電極、カソード電極、電解質（基本は溶液）、電解質溶液を仕切る隔膜（セパレータ）、電力源からなることが分かりました。アノードは陰極であり、電子を受け取る還元が起きています。カソードは陽極であり、電子を放出する酸化が起きています。また、電池には複極式と単極式があり、複極式の方が直列に電池がつながっているために電圧が大きく、電極に電気を供給する導体（ブスバー）が不要なため、オーム損失が小さいことが分かりました。 ②グループ名は左前です。グループメンバーは浄閑祐輝、長尾瞬、細井蓮です。発表では、現代の電気化学から、作図する電解槽としてイオン交換膜ソーダ電解槽を選び、等電位線と電気力線を作図しました。等電位線は、両電極に対して平行（縦向き）に描き、電気力線は電圧が高い電極から低い電極に対して電流が流れる方向を示すので、アノードからカソードに向けて矢印が流れ込むように描きました。その際に、電気力線が等電位線に対して垂直に交わるように描くようにしました。 ③復習では、電極に電気を供給するブスバーについて詳しく調べました。ブスバーは、電力を集めて複数の回路や部品に配分するための導体のことで、電池システムや電気設備において、異なる部分に電力を効率的に分配する役割を担っていることが分かりました。。材料としては主に導電性が高い銅やアルミなどが使われており、これらが電力損失を軽減しています。ブスバーは主に、大電流を流す必要がある際に利用されるため、電気自動車のバッテリーシステムやUPS（無停電電源装置）などに使われていることが分かりました。電池の複極式にブスバーが不要な理由は、電池の内部で既に電力の配分が自然に行われており、外部で追加的に電流を分配する必要がないからだと分かりました。複極式は、複数のセルが直列で接続されることで大きな電流を自然に流すことができ、かつ直列つなぎでは各セルの電流は一定であるからだと考えました。
A.この講義では、電気について学んだ。電圧は直列つなぎすることで容易に上げることができ、電気エネルギーはコントロールしやすいということが分かった。しかし、エネルギーを貯めておかないという弱点があった。物に電気を流すには電極が必要で、電極はカソードとアノードという二つの極と、電解質の3つが必要になることが分かった。そのほかに電気力線と等電位線についても学び、電気力線は空気に流れないということが分かった。 発表では亜鉛電極と銅電極の電気力線と等電位線を描いた。
A.①アノード、カソード、電解質を３要素という。アノードでは酸化反応が、カソードでは還元反応が起こる。隔膜は反応物の混合を防ぎ、選択的なイオン移動を可能にする。電極にはバイポーラ（複極）とモノポーラ（単極）があり、用途に応じて使い分けられる。電池式は反応系を簡潔に表す記法であり、例えばZn|Zn??||Cu??|Cuのように、左がアノード、右がカソードを示す。電位勾配が生じると、電子の流れが生まれる。 ② 燃料電池の等電位線を書いた。 等電位線は向きがあるベクトルであり矢印で表す。空気中は電気が流れなず、一定ではない。 ③銀塩化銀電極は、銀を塩化銀で覆いそれを塩化物水溶液に浸したものである。銀の表面を塩化銀で覆うことで、電極の安定性を高めて反応を制御しやすくなる。? 半電池とは化学電池の原理を説明するために仮想的に考えられるもので、正極または負極の一方の極に構成したものである。今回は正極に設置した。亜鉛-亜鉛イオン電極は亜鉛板と亜鉛イオン水溶液を組み合わせたもので、亜鉛板が酸化されて亜鉛イオンとなり、電子を放出する。この電池は亜鉛板が負極として機能し、電子を導線を通して外部に供給する。
A. 第5回の講義では、電池の中で起こっている反応について学んだ。電池は4つの要素で構成され、酸化が起こるアノード、還元が起きるカソード、電解質、隔膜が挙げられる。型式には単極式（モノポーラ）と複極式（バイポーラ）があり、前者は低電圧・大電流で、電極に電気を供給する導体（ブスバー）が多量に必要となり、ここでの電圧のオーム損が大きいのが特徴である。後者は、大電圧・小電流で、槽間の接続ブスバーが不要でオーム損は小さいという特徴を持つ。ただし、これには液絡、短絡電流を防ぐ必要がある。また、電池の表記方法についても学んだ。 グループディスカッションでは、「演題：等電位線と電気力線を描いてみよう（グループ名：左前、共著者名：大濱風花、山崎里歩、前田悠斗、畑中膳浩役割：発言者）」をテーマに話し合いを行った。私たちは、ダニエル電池について考察した。ダニエル電池はアノードに亜鉛を、カソードに銅を、電解質として硫酸亜鉛・硫酸銅を用いた電池である。これの等電位線は２つの電極から同心円状に線が描かれ、電気力線はアノードからカソードの方向へ伸びると予測した。 復習内容として、授業内で完全に理解することができなかった等電位線と電気力線についてもう少し詳しく調べた。それぞれの定義について、等電位線とは空間内で電位が同等の点をも済んだ線を、電気力線は電場の方向と強さを表す仮想的な線を表す。等電位線と電気力線は必ず直交するという関係性を持ち、電場を視覚的に理解するための重要な概念であることが分かった。
A.①第五回授業ではセルの組み立て、電池式の書き方と電極の呼び方についての授業だった。電池は酸化を起こすアノード(陽極)、還元を起こすカソード(陰極)からなり、電解槽の3要素はアノード、カソード、電解質(隔膜)である。電池には単極式のモノポーラ、複極式のバイポーラの2種類がある。また、電極同士をつなぐ線のことをブスバーと呼ぶ。電池式の表し方は左側にアノード、右側にカソードを書き、縦棒で界面を表す。電位とは電解槽の1点の電圧を表した値であり、同じ電位を示す部分を線で結んだ図を等電位線という。電気力線の混み具合のことを電流密度と呼び、これはベクトル量であるため向きがある。 ②授業最後の演習では実際に電気力線を書いた。班名は左前、班員は大濱風花、立花小春、山崎里歩、前田悠斗、畑中勝浩の5人であり、役割は書記であった。今回はアノードに亜鉛、カソードに銅、アノード側の電解質に硫酸亜鉛、カソード側の電解質に硫酸銅を用いたダニエル電池を例として考えた。両電極の周りに少しずつ大きくなる円を複数個描き、亜鉛から同に向かって矢印を伸ばした図を描いた。 ③この授業の復習として参照電池と半電池について調べた。参照電池とは電気化学測定で電極電位を正確に測るために使う、電位が一定の電極のことである。参照電池の例として、水素電極、カロメル電極、銀-塩化銀電極がある。また、半電池とは酸化還元反応の片方が起こる電極とその電解液の組み合わせのことである。還元と酸化の半電池をそれぞれ一つずつ組み合わせると電池になる。
A.電極電池について学ぶ。電極電池とは、化学反応によって電気エネルギーを取り出す装置である基本的な構造は、2種類の電極と、それらをつなぐ電解質溶液、そして両極間をつなぐ塩橋や多孔質隔膜からなる。アノード（正極）は酸化反応が起こる電極であり、ここでは金属が電子を放出して陽イオンとなり、溶液中に溶け出す。放出された電子は外部回路を通ってもう一方の電極であるカソード（負極）へと流れる。一方、カソードでは還元反応が進行し、外部から流れてきた電子を受け取って、溶液中の陽イオンが電子と結合し、固体として析出したりする。 グループワークでは選んだ電池の電解層の流れを等電位線、電気力線、電場、電流密度について書いた。等電位線とは電位の等しい点を結んだ線であり、電気力線とは電場の様子を仮想的な線で表現したもの、電場とは電荷によって周囲の空間に生じる物理的な場、電流密度とは単位面積あたりに通過する電流である。 復習としてダニエル電池について考えた。ダニエル電池では、アノードに亜鉛板、カソードに銅板を用いる。アノードでは亜鉛が酸化されてZn??となり、電子を放出する。一方、カソードではCu??が電子を受け取って還元され、銅として析出する。このように、電極での酸化還元反応によって電位差が生じ、電流が発生する。
A.1.アルミニウム電解槽は、昭和電工（株）大町工場に設置され 、 昭和9年（1934年）１月１１日、国産初の「アルミニウム」を生産したわが国最初の 「電解槽」 を、 当時のままに実物大に再生したものです。 大町市は、この 「電解槽」 から生産された国産アルミニウムにより、「アルミニウム発祥の地」の栄誉を、永遠に記録されることとなった。また、電池の極には、いくつかの種類があり、そのうち一つはバイポーラ電極、もう一つは、モノポーラ電極である。電位は場所の一点のこと。電位差の傾きを電位勾配という。 電気の道筋のことを電気力線という。 ２．私たちのグループでは、グループ名を左前とし、イオン交換膜法ソーダ電解槽について図を描き、アノード電極、カソード電極それぞれからでる、電気力線などについて記した。 ３．アルミニウム電解槽について調査した。電解槽は、電気エネルギーを使った 反応器である。アノード、カソードの電極を備え、それぞれで酸化反応、還元反応を進行させる。
A.①電気力戦の込み具合は電流密度を表す。電流A(C/S) mol/s(反応速度)、電流密度A/m^2である。電流は反応速度に比例する。電気量Qは物質量に比例する。それをファラデー定数という。Q＝ｎF(QはC、ｎはmol、ＦはC/mol)。電気量は物質量に比例する。電流効率＝（実際に得られた目的の製品の量）/(流れた電気量から計算される製品の理論生産量)で表される。電流効率とは単位重量を得るのに実際に流れた電気量Qと理論電気量Q0との比である。この時、必要とするのは電流の測定。 ②発表では現代の電気化学のp130 図5.4のイオン交換膜法ソーダ電解の原理図について電気力戦と等電位線について調査した。イオン交換膜法は隔膜法の石綿角膜の代わりにナトリウムイオンの選択透過性を有する高分子膜を用いる。原理的にカソードで生成するアルカリ中に塩化物イオンの混入がなく、高純度のアルカリが得られる。 ③めっきについて復習した。めっきとはカソードの対象物表面に金属イオンを還元析出させて、その金属薄膜でコーディングする技術のことである。
A.
A. 電解槽におけるアノード(陽極)は電子を失う酸化反応が起こる電極であり、カソード(陰極)は電子を得る還元反応が起こる電極である。産業で用いる電解槽では、これらの電極を効率よく接続するために「ブスバー」と呼ばれる導電体が使われる。ブスバーは電流を効率よく流すために必要であり、配電盤や制御盤等をつなぐ導体棒であり、大容量の電流が流れていく。電圧が高いわけではないが、このように全体の電解効率や製品品質にも関わる重要な要素である。 また、イオン交換膜法ソーダ電解槽について、これは食塩水を原料とし、陽イオン交換膜を介してナトリウムイオンと水酸化物イオンを選択的に移動させる技術である。従来の水銀法や隔膜法に比べて環境負荷が小さいため現代では主流となっている。 さらに電場について、電気力線は電場の向きと強さを示す線であり、正電荷から出て負電荷へ向かう。一方等電位線は電位が等しい点を結んだ線で、電気力線とは常に直行している。等電位線に沿っては電位差がないため電気的な仕事は行われない。 正電荷と負電荷が存在する場合、等電位線は同心円状に存在し、同じ電荷がある時は反発するように電気力線が広がる。 アノードで酸化、カソードで還元が起こる電解反応と、イオン交換膜法によるソーダ電解の仕組みを学んだ。電気力線と等電位線は直行する点についても理解した。
A. 電極にはアノード(陽極)とカソード(陰極)があり、酸化、還元、電解質の3つを合わせてセルという。セルには分離に用いる隔膜が加わることもある。隔膜の具体例はイオン交換膜などである。また、Bipolar electro code(複極式電極)とは、一つの電極の片側がアノード、反対側がカソードと二つの役を担っており、槽電圧では単槽電圧×槽数となるので単極式に比べて大電圧、小電流の様式である。ここでは、槽間ブスバーは不必要でそのオーム損は小さくなるが、液を通しての短絡電流を防ぐなどの工夫が必要となる。 ダニエル電池の等電位線と電気力線を描いた。ダニエル電池の電池式はZn|Zn2+||Cu2+|Cuで表される。電子はカソードからアノードに向かって移動する。電流は反対にアノードからカソードに向かって流れる。また、電気力線はカソードからアノードに流れ込むように描ける。等電位線は電極の周りに円を描くようにして描ける。そして電場は、アノードからカソードに流れる矢印を描くことで再現できる。 今回の授業で出てきた複極式電極の応用例について調べた。複極式電極を用いた水素製造は、主にアルカリ水電解法に応用されており、ゼロギャップ構造によって電極と隔膜の距離を極限まで縮めることで電解電圧を低減し、エネルギー効率を高めている。複数の電極ユニットを積層することで大電流に対応でき、再生可能エネルギーの変動にも安定して運転可能である。隔膜の熱膨張や応力集中を抑える設計により、耐久性と安全性も向上している。
A.①溶液側から電子を受け取る極をアノード、溶液側に電子を渡す極をカソード、またこの両極にはさまれた溶液を電解液または電解質と呼ぶ。電池の表記は「現代の電気化学」の64ページに表記されている。例としてZn｜Zn2+の場合、|は正極反応と負極反応が同一の場所ではなく別々の場所、すなわち正極と負極に分けられていることを意味する。これはセパレーター(隔膜)と呼ばれている。 ②「等電位線と電気力線を描いてみよう」グループ名りかちゃむ 榎本理沙、嶋貫莉花、羽生胡桃、遠藤由里香、白坂茉莉香 試料作成 グループワークでは選んだ電池の電解層の流れを等電位線、電気力線、電場、電流密度について書いた。等電位線とは電位の等しい点を結んだ線であり、電気力線とは電場の様子を仮想的な線で表現したもの、電場とは電荷によって周囲の空間に生じる物理的な場、電流密度とは単位面積あたりに通過する電流である。それぞれを図に示すことで可視化して理解を深めた。 ③今回の授業では電池の構造、そして電流の流れについて考えた。電位とは電解層の中の一点であり場所の関数である。電位と電場の違いを調べると電位はスカラー量で、電場はベクトル量という異なる役割であることが分かった。電場は方向を持つが電位は方向を持たないことがわかった。電位の使用例は乾電池や電源装置である。また、電場の使用例はコンデンサの設計と動作である。
A. 電気化学が他の学問と比較して、示強因子を強くすることが容易であり、コントロールが簡単であることを学んだ。また、電極であるアノード、カソード。モノポーラやバイポーラについても学び、最後は電池式について、等電位線と電気力線を交えながら講義を行った。 発表では、ダニエル電池について、等電位線と電気力線を描いたものを発表した。 復習として、ダニエル電池について考えた。ダニエル電池は典型的な一次電池であり、主成分は亜鉛（Zn）、銅（Cu）、それぞれの硫酸塩水溶液（ZnSO?、CuSO?）。この電池の反応として、亜鉛が電子を放出（酸化）することで、銅イオンがその電子を受け取って金属になる（還元）。これにより電圧を発生させている。他の電池と比較すると、ダニエル電池は実用性は低いが、学習用に最適な電池であり、化学エネルギーから電気エネルギーの変換がわかりやすいという特徴がある。そのため、酸化還元反応の実演に最適で、位差と電子移動の関係が視覚的に理解できる、正に学習用の電池であると感じた。
A.①電池を構成する最小単位のことを""セル""といい、4つの要素から成り立っている。具体的には、電極であるカソード、アノード、電解質、セパレータの4要素である。アノードは、酸化反応が起こる電極であり、カソードは還元反応が起こる電極である。電解質はイオンが移動して電気を通すための媒体のことである。セパレータは電池においてアノードとカソードが直接接触してショートするのを防ぎイオンだけが移動できるようにする役割を持つ。塩橋などの多孔質材料を用いることでイオンの移動を制御している。 ここで、ダニエル電池を具体例に出す。Zn|ZnSO?aq|CuSO?aq|Cu 電極は別々の容器にあり、塩橋等のセパレータで繋がっている。電解質は、Zn、Cu、SO?の電荷を持ったイオンを含んでおり、これらのイオンが電極表面での酸化、還元反応の鍵となっている。電子は外部回路を通ってアノードからカソードに流れるため、アノード側では、亜鉛イオンがどんどん生成され、溶液が正に偏り、カソード側では銅イオンが銅になって減るため、溶液は負に偏る。しかし、これでは電荷バランスが崩れて電流が止まってしまうため、セパレータが必要なのである。セパレータのおかげにより、うまく硫酸イオンが正や負に偏った電解液を中和にすることで、回路を電気的中性に保ち、電子の流れを維持しているのである。 ②グループワークでは、電気力線と等電位線について考えた。等電位線は、スカラー量である電位同じ点を結んだ線で、等高線のような曲線であるため、その線に沿っては電位差がないということを表している。 電気力線は、ベクトル場である電場の向きに沿った線で、電場の強さに応じて線の密度が変わる。重要なのは、自分で書くときには等電位線に垂直に交わる線を記載することである。 ③電気力線は等電位線に対して垂直でならなければいけないのはなぜかを考えてみることとする。電場と電位の関係として、電場は電位の空間的な変化で定義される。つまり、電場があると言うことは、電位が変化するということであり、垂直でなかった場合には、電場に沿って移動しているのに、電位が変化しない成分があることになってしまう。したがって、電気力線は等電位線に対して垂直でなければならないのである。
A. 電池は、酸化還元反応を利用して化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である。ダニエル電池を例にとると、亜鉛電極で酸化反応、銅電極で還元反応が起こり、この化学反応が自発的に進むことで電位差が生じる。電池の構成は、Zn|Zn2+||Cu2+|Cu というように、標準的な表記法で表される。これは電極と電解質、そして活物質の状態を簡潔に示しており、酸化が起こる負極と還元が起こる正極の区別を明確にしている。この表記は、様々な種類の電池を統一的に記述するための共通言語として機能する。 実験で抵抗器の電気抵抗を測定し、理論値との誤差について議論した。誤差の原因には接触不良や測定器の精度が関係しており、実験データにはばらつきがあるため、一定の範囲内で表現する必要があると判断した。 オームの法則に基づいて電圧と電流から抵抗を算出し、最大値と最小値の幅で誤差を表現した。測定の安定性や再現性の確保には、測定環境や手法の工夫が重要であると認識した。
A.電気には反応があるから電気化学という分野が存在する。示強因子である電圧は直列つなぎであれば、電圧を上げることができる。他のものは一定より上げることが難しいが電圧は可能である。電気で反応起こすには電極が2つ必要である。酸化を起こる極をアノード、還元反応が起こる極をカソードといい、電極の間に電解質を挟む。アノード、カソード、電解質をまとめてセルという。場合よっては隔膜（セパレーター）を入れるときもある。セパレーターにはアノード生成物とカソード生成物を分離する役割を持つ。層別に作るとモノポーラと言われ、複数まとめて作るとバイポーラというものができる。バイポーラは液絡することがある。 電池式は電解質を一本線で挟み、その外側に電極を書く。基本的にアノードを左、カソードを右に書く。 我々の班では、電気分解装置の等電位線は水溶液中のみ書かれると考えた。 バイポーラを応用している工業製品は、リチウムイオン電池が開発されている。リチウムイオン電池は、材料にリン酸鉄リチウムを用いる。バイポーラを取ることでエネルギー密度が高くかつ小型化する。
A.①今回の授業では、モノポーラー、バイポーラ、アノード、カソード、電解質(電解層)などの用語について学んだ。また電池式と言う書き方についても学んだ。電池式には界面が描かれており、左手からアノードになっている。また、電位勾配について学んだ。また電位について学んだ。電位とは、場所の関数であり、高いところから低いところに流れている。また電気力船の書き方や電流密度についても学んだ。 ② グループワークでは選んだ電池の電解層の流れを等電位線、電気力線、電場、電流密度について書いた。等電位線とは電位の等しい点を結んだ線であり、電気力線とは電場の様子を仮想的な線で表現したもの、電場とは電荷によって周囲の空間に生じる物理的な場、電流密度とは単位面積あたりに通過する電流である。 ③ 今回の授業では、電池式の書き方と電極の呼び方について学んだ。溶液側から電子を受け取る極をアノード、溶液側に電子を渡す極をカソード、またこの両極にはさまれた溶液を電解液または電解質と呼ぶ。電池の表記は「現代の電気化学」の64ページに表記されている。例としてZn｜Zn2+の場合、|は正極反応と負極反応が同一の場所ではなく別々の場所、すなわち正極と負極に分けられていることを意味する。電位とは電解層の中の一点であり場所の関数である。電位と電場の違いを調べると電位はスカラー量で、電場はベクトル量という異なる役割であることが分かった。電場は方向を持つが電位は方向を持たない。
A. 電気を反応に使用する。直列つなぎをすると電圧Vを上げることができる。よって、電気エネルギーはコントロールしやすい。２本の電極に電圧をかける。区別の方法として、１本は酸化反応(溶液側から電子を受け取る、アノード、陽極)、もう１本は還元反応(溶液側に電子を渡す、カソード、陰極)とする。そして、両極にはさまれた溶液を電解質と組み合わせて、セルとなる。また、物を分離するための隔膜も存在する。 電極接続方法として、バイポーラ(複極式)、モノポーラ(単極式)がある。単極式は低電圧、大電流の様式であり、電解槽電圧は単槽電圧に等しいが電極に電気を供給する導体が多量に必要となり、電圧のオーム損が大きくなる。複極式は接続ブスマーが不必要であり、短絡電流を防ぐ必要がある。イオン交換膜法ソーダ電解槽は複極式電槽である。 電池式で｜は異相界面(正極と負極が分けられている)を、｜｜は液間電位を除いた液絡(隔膜など)を表す。また、右にアノード、左にカソードを書く。 ブスマーとは電極と電極を繋ぐ電線のことを学んだ。
A. 水溶液を用いる電解において、電解槽の電極接続方法には単極式（モノポーラ）と複極式（バイポーラ）の二種があり、それぞれ単極式電極、複極式電極と呼ばれる。また、電池には固有の表記法があり、ダニエル電池を例にすると、Zn│Zn2+?Cu2+│Cuと表現される。このとき左から右に電流が流れるため、左にアノード、右にカソードとなるような表記にする必要がある。 等電位線と電気力線を描いてみようの発表ではイオン交換膜法ソーダ電解槽を選んだ。グループ名は左前であり、グループメンバーは私を含め、小野翔太、細井蓮、日下陽太であった。また、私の役割は調査であった。電気力線は電極を正面から見るとアノードから外向き、カソードに向かう矢印となり、上から見るとアノードからカソードがに向けた矢印となった。等電位線はイオン交換膜を中心にアノード、カソードに近づくにつれ外側が反れる線となった。 平常演習の電池式の書き方と電極の呼び方（回路図に記入）ではダニエル電池の放電についての回路図を描いた。放電時、アノードではZn→Zn2+＋2e-、カソードではCu2+＋2e-→Cuといった反応が起きている。また、電流はCu極側からZn極側に向かって流れ、電子はこの逆方向に流れると考えた。
A.【講義の再話】 エネルギーがいくらあっても示強因子が既定の値に達しなければ反応が起こらない。熱が大量にあったとしても100℃を超えないと沸騰しなかったりする。しかし、電気においては直列繋ぎをおこなえば簡単に電圧を強くすることができる。電池を2つ繋げば2倍の電圧これを見つけたのはボルタさん 1.23Vあれば水の電気分解可能電池2個つなげばいい、熱分解しようと思ったら3000?4000℃必要である。また、電気分解には電極2つ必要であり、酸化が起きる電極をアノードといい、還元が起こる電極をカソードという。アノードは陽極であり、カソードは陰極ともいう。電解質の中に電極がある。この3要素を合わせてセルという。バイポーラは複極ともいい、電極が節約できて軽くなる。しかし工業的なハードルが高い。構造が複雑で工程が多いためだ。 電位は電解質の中の1点の場所の関数であり、電位勾配は電極間の電位の勾配である。等電圧線は向きがあるベクトル量であり、電気力線の混み具合を電流密度という。 【発表の 要旨】 演題は等電位線で、グループ名はセンター！であった。グループに属した人は高橋香桃花、三船歩美、原野美優、大阪琉音、鈴木結唯、増子香奈であった。等電位線を描いた。私は調査係として等電位線がどのように伸びていくのかを調べた。等電位線は電極を中心に規則的に伸びていくことが分かった。 【復習の内容】 電池式について復習した。 電池式の縦の棒は界面を表しており、アノードは左、カソードは右に表す。左から右に電気が流れるように書くのが一般的である。 pt｜Na OH aq ｜pt
A.電気式の書き方と電極の読み方についてを学ぶ。電極においては酸化が起きる極をアノード（陽極）、還元が起きる極をカソード（陰極）といい、アノード、カソード、電解質の三要素をまとめてセルという。 電気化学系の三要素について現代の電気化学p６より『溶液側から電子を受け取る曲をアノード、溶液側に電子を渡す極をカソード、両極に挟まれた溶液を電解液または電解質』とあり、p119によればそこに物を分離する役割を持つセパレーターを加えて四要素とも言われる。単極式はモノポーラ、複極式はバイポーラといい、モノポーラと比べてコンパクトとなものをバイポーラという。モノポーラは低電圧で大電流の様式で、バイポーラは大電圧で小電流の様式。前者は電圧が低いため電気を供給するのが大変だが、後者は小電流で短絡電流が起きやすい。 演習は現代の電気化学から電池や電解層の形状を一つ選び、選んだ電池や電解層の内部の電気の流れ方を等電位線と電気力線として作図するという内容。phthonのプログラムが立ち上がらなかったので、インターネットの電気力線を描いてくれるサイトから電気力線を表示してグラフィカルアブストラクトに写した。 演習で無機工業化学・電気化学に記載されている電池を選び電池式を描く課題があった。最新工業化学p13よりアノード、カソードが両端にある入れ物の中央をセパレーターで区切り、アノード側に低濃度水酸化ナトリウム水溶液、カソード側に高濃度水酸化ナトリウム水溶液を入れて反応させるとアノード側では水が電子を受け取り水素と成って放出され、カソード側では電子が奪われた塩素が放出されることで高濃度の水酸化ナトリウム水溶液が作れる。
A.光子エネルギー E=hv(ニュー)=hc/sl h[J/s] 示量因子 v[Hz]s^(-1) 示強因子 赤外線⇒紫外線大きい ネルンストの式 EF?>eE RT?>KBT 非局在化している。 電圧が示強因子 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー X線は発生させるのが大変。電気エネルギーは直列に繋げば発生するので、発生させやすいし、コントロールしやすい(貯めておけない?) ボルトさんが発見した 電圧をかけるには電極(elect rode)が必要で、+と-の二つ必要。 酸化を起こす(酸素が発生する)極をアノード(陽極)、還元が起きる極をカソード(陰極)と呼ぶ。 間にはいる電解質と三つあわせてセルと呼ぶ 隔膜(セパレータとも言う)という分離するための要素も含められることがある。 モノポーラ(単極)は生体にメス先をあて高周波電流を出力するだけで広い範囲の生体組織を切開、凝固できるため非常に使いやすいのですがその反面、メス先から生体を通り対極板へ高周波電流が流れるため、生体組織深くまで高周波電流が流れ、生体組織深くまで熱による損傷をうけるデメリットがあります。 一方、バイポーラ(双極)は電極で挟んだ生体組織のみを切開、凝固するため使用する診療科は限られますが挟んだ組織以外には高周波電流は流れませんので挟んだ組織以外は高周波電流による熱の損傷をうけないため生体組織への損傷を最小限にとどめるというメリットがあります。 現代p138 亜鉛と銅の電極を用いて、電解質を挟んだものが電池 表記は Zn?Zn2+??Cu2+?Cu アノード ?(界面) カソード 電気の流れは左から右へなるように書く 現代p41,64 セパレータはセロハンが主流 液絡、塩格？ Ptは不溶性電極 電解質ないの電圧はどこでも一定ではない Ptは不溶性電極 電解質内の電圧はどこでも一定ではない 電位勾配、等電位線 電気力線の混み具合を電流密度という。 大切なのはベクトル(向き)があるということ。
A.
A.
A. ①テーマは電池式の書き方と電極の呼び方についてである。酸化を起こす極はアノード(陽極)といい、還元を起こす極はカソード(陰極)という。アノード、カソード、電解質を合わせて電気化学系の3要素と呼び、セルとも呼ぶ。それに加えて4要素目は隔膜であり、アノードとカソードの生成物の分離のために必要である。また、ダニエル電池の電池式はZn|Zn2+||Cu2+|Cuのように表されて、アノードがZnでカソードがCuである。 ②等電位線と電気力線の発表では、イオン交換膜法ソーダ電解を選んだ。グループ名はナトリウムで、グループのメンバーは私を含めてHUYNHVINH KHANG、百々柚花、今山華百、松本碧衣、鈴木純奈であり、私の役割は調査であった。アノードからカソードへ電気力線が伸びて、等電位線はその電気力線に垂直に分布しているという結論に至った。 ③05-02【平常演習】「参照電極と半電池」で取り組んだ内容を次に示す。亜鉛イオン電極を負極、銀塩化銀電極を正極として半電池を組み立てた。また、電位を測定するためにそれぞれの電極を電圧計につないだ実態配線図を描いた。
A.今回は電気について考えました。電気化学について学び、ボルタは直列につなぐ方法を考えました。pv=RTで、vが電圧であることを学びました。酸化を起こす極をアノードといい、還元を起こす極をカソードということがわかりました。カソード、アノード、電解質の３要素をセルということがわかりました。隔膜には、アノードとカソードの生成物を分解する働きがあることがわかりました。バラバラにするもの、複極をモノポーラといい、単極をバイポーラということを学びました。また、電池式について学びました。化学式を書いて界面をかいて、電気が流れる方向に従って書くため、アノードを左に書くことがわかりました。また、電気の道筋を電気力戦といい、等電位線には向きがあることがわかりました。 グループワークでは、ダニエル電池を図に書いて理解を深めました。何も見ずに書くことに挑戦し、メンバーでわからないことがあったら教えあいながら書くことができました。
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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。
