2025年度 (最新) 学院等開講科目物質理工学院応用化学系エネルギー・情報コース

先端エネルギー技術

開講元: エネルギー・情報コース
担当教員: 末包哲也 / 長澤剛 / 兒玉学
授業形態: 講義
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 木7-8 (W2-401(W241))
クラス: -
科目コード: ESI.K580
単位数: 100
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年3月28日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

次世代の持続可能な社会を構築する上で、大気中への二酸化炭素排出抑制やエネルギー資源の確保は必要不可欠になっている。これらを実現する上で必須となる将来のエネルギーシステムについて熱力学の知識に基づいてその全体像を俯瞰する。具体的にはエネルギー・環境に関連する先端的な技術である、燃料電池、蓄電池、次世代燃焼システム、二酸化炭素地下貯留技術、原油増進回収技術を題材としてそこに横たわるエネルギーの基本原理について解説する。また、エネルギーシステムからの有害排出物低減技術や、燃料調達・製造から排気までのライフサイクル全体における環境への影響評価（ライフサイクルアセスメント）についても解説する。

本講義には二つのねらいがある。ひとつは、エネルギー要素技術の動作原理を熱力学の視点から理解すること、さらに、これらを統合したエネルギーシステムとして捉えたときに熱力学観点、および環境負荷的観点からシステムの長所短所を議論できる能力を身につけることである。一般社会においてはエネルギー環境問題に関する断片的な情報が流布しているが、正確な科学技術的な知見に基づいて、統合的な意見を述べることができるようになることをもう一つのねらいとする。

到達目標

最新の技術に追従できる知識を有するとともに、新技術から旧来の技術にわたり普遍的に存在するエネルギー理工学の根本原理を理解習得することを到達目標とします。
1) 熱力学等の基礎知識に基づいて燃料電池、蓄電池、熱機関の動作原理を説明できること。
2) 多孔質内流動を支配する現象について説明できること。
3) 燃料電池、蓄電池、次世代燃焼システム、二酸化炭素地下貯留など講義で取り上げたトピックスについてエネルギー、環境、社会的側面から議論できること。

キーワード

エネルギー変換、エクセルギー、ギブス自由エネルギー、電気化学、燃料電池、二次電池、内燃機関、化石燃料、合成燃料、非在来型資源、二酸化炭素地下貯留技術

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

エネルギー環境技術に関連した最新のトピックスについて講述します。普段から当該分野における国内外の動向に関心を持って下さい。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	発電システム	既存ならびに将来的な発電システムにおけるエネルギー変換システムと原理を理解する。
第2回	二次電池	化学エネルギーから電気エネルギーへの変換の原理と実際の理解(特に二次電池関連)，エネルギー貯蔵としての二次電池の原理と実際の理解
第3回	水素と燃料電池	化学エネルギーから電気エネルギーへの変換の原理と実際の理解(特に水素関連)，エネルギー貯蔵としての水素利用ならびに燃料電池の原理と実際の理解
第4回	先進内燃機関	CO2排出量削減に向けた内燃機関の役割と、熱効率向上技術に関する最先端の動向を理解する。
第5回	エミッション低減技術	燃焼排ガスに含まれる有害物質の低減技術に関する知識を習得し、燃焼システムの高効率化は、有害物質の排出を抑制した上で実現する必要があることを理解する。
第6回	合成燃料とライフサイクルアセスメント	合成燃料の意義と代表的な製造方法について学ぶと共に、合成燃料導入時の環境負荷をライフサイクルアセスメントの観点から理解する。
第7回	温暖化防止技術	エネルギー、環境、社会から見た技術の位置づけを説明できる。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

必要に応じて資料を配付

参考書、講義資料等

特に指定しないが、世界的な動向を常にウオッチしてることが望ましい。

成績評価の方法及び基準

講述した内容に関するレポートに基づいて、理解度、考察の独自性、論理的思考力の観点から成績を評価する。

履修の条件・注意事項

1) 熱力学および流体力学に関する基礎科目である熱力学(機械)、伝熱学、エネルギー変換工学、基礎流体力学基礎、応用流体力学を履修していること、それと同等の知識を有すること