エネルギーシステム工学特論

Advanced Energy System Technology

996A730

L2LBART725

井手本　康、郡司　天博、明石　重男、堀　洋一、板垣　昌幸、荻原　慎二、酒井　秀樹、石垣　綾、藤本　憲次郎、永田　肇、杉山　睦、竹内　謙、堂脇　清志、野島　雅、近藤　剛史、北村　尚斗、星　伸一、片山　昇、高瀬　幸造、徐　維那、髙木　優香、早瀬　仁則

Kiyoshi Dowaki, Yasushi Idemoto, Takahiro Gunji, Shigeo Akashi, Masayuki Itagaki, Shinji Ogihara, Hideki Sakai, Kenjiro Fujimoto, Hajime Nagata, Mutsumi Sugiyama, Masashi Nojima, Masanori Hayase, Naoto Kitamura, Nobukazu Hoshi, Noboru Katayama, Ken Takeuchi, Yoichi Hori, Aya Ishigaki, Kozo Takase, Takeshi Kondo, Yuna Soe

2023年度前期

2023 First Semester

火曜1限

Tuesday 1st. Period

創域理工学研究科

Graduate School of Science and Technology

2.0単位

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ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format

[概要]
本科目は、エネルギー環境コースの科目であり、コース所属教員及び外部有識者により実施される。当該講義においては、これまでの学部で学修した種々の工学的な要素課題に関して（本講義ではエネルギーシステムとその要素技術とその周辺を対象）、要素技術の視点、各要素技術の組み合わせ、それを全体のシステムと捉え、一方で、エネルギー指標や環境指標を用いた最適なシステム設計を行う視点の両面を学修する。

[Descriptions]
This course is a subject of the Energy Environment Course, which is carried out by the faculty member of the course and external experts.
In this lecture, with respect to various engineering elemental subjects studied at the undergraduate department to date (this lecture covers the energy system, its elemental technology, and its surroundings), we look at elemental technologies, the combination of each elemental technology, considering it as a total system. We also consider the optimal system design using the energy and environmental indexes.

[目的]
修士の研究の方針を決め、さらに専門家となるべく必要な知識、スキル等を明確にすることを身に付ける。本科目は、創域理工学研究科のディプロマポリシーの「修得した高度な専門知識・研究能力と教養をもとに、論理的・批判的に思考し、自ら課題を発見・設定し、解決する能力。 」に相当する科目である。

[Objectives]
Decide on the master’s research policy, and acquire the knowledge and skills necessary to become an expert more clearly. This course is equivalent to “Advanced expertise according to the specialized field of the Department of Management Engineering, Graduate School of Science and Technology” of the department’s diploma policy.

[到達目標]
横断型コースであるエネルギー環境コースのカバーする研究領域における各自が行っている研究の位置付けを理解し、同時に課題に対するシステム的な観点の評価が可能なスキルの修得ができるようになり、今後の修士論文の作成に係るスキルアップができるようになる。

[Outcomes]
Understanding the position of each research in the area covered by the energy environment course, which is an interdisciplinary it also becomes possible to acquire the skills to evaluate the system aspect of the problem. You will be able to improve your skills in preparing papers.

本講義は、横断型コースであるエネルギー環境コースに属する科目であり、他の専攻の先生も含めて実施される。なお、理工学研究科における教養共通科目（2単位）となっているため、コース以外の学生が履修する場合がある。また、当該コース修了を目指すものは、3分の2以上の出席及び課題の提出を必須とし、それ以外の教養科目として受講する学生も同様の条件とする（但し、欠席はやむを得ない場合（病気等説明がつくもの）とし、原則、全講義を出席することとし無断欠席は認めないので注意すること。）。本講義はオムニバス形式であり、毎回、最新の研究等の情報提供（60分）及びレポート作成（30分）で実施する。その他、講義日程が変更する場合があるので、初回の講義及び掲示板は確認しておくこと。

This lecture belongs to the energy environment course which is an interdisciplinary, and it is includes lecturers from other majors. In addition, because it is a universal common subject (2 credits) in the Graduate School of Science and Technology, courses other than this may be taken. This lecture uses an omnibus format, with each providing the latest research information, etc. (60 minutes) together with report preparation (30 minutes). The lecture schedule may change, so please check the lecture and bulletin board first.

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work

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各回の講義にて、内容を指示する。
Instruction is given on the content in each lecture.

講義時の積極的な態度（ディスカッション等）（20％）及びレポート（80％）にて評価する。
Assessment is based on positive participation (discussion etc.) (20%) and reports (80%) in lectures.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

特に、指定はしないが、関連する論文等を積極的に購読することが望ましい。
Although not a requirement, we recommend subscribing to related papers and other materials.

本講義はオムニバス形式の講義であり、以下に示すトピックをリレー形式で実施する。各講義の順番や日程は別途指示する。
This lecture is conducted in an omnibus format and it is provided as a relay style by each topic below. The order of each topic and schedule will be announced separately.

１．4/11
◉ガイダンスおよび微細加工（早瀬）
電子制御が広範囲に使用される現在、集積回路なしでは、システムは成り立たない。本講義では、集積回路を製造する微細加工技術について概説しする。
◉With the widespread use of electronic controls today, no system would work without integrated circuits. In this lecture, an overview of microfabrication technology for manufacturing integrated circuits is explained.

2. 4/18
◉インフォマティクスによる帰納的材料探索（ 藤本）
エネルギー・環境材料をはじめとする多くの機能性素材が多成分あるいは多水準の条件から探索されているなか、その時間短縮をはかるべく取り組まれているインフォマティクス研究の動向を解説する。
◉Inductive material exploration using informatics
Many functional materials, including energy and environmental materials, are being explored under multi-component and/or multi-level conditions. This lecture will explain the trends in informatics research that is currently being undertaken to shorten the time required for exploration.

3. 4/25
◉ PCS（パワーコンディショナー）（星）　
太陽電池・燃料電池・蓄電池等の発電・蓄電されたエネルギー交流電力に変換するPCS（パワーコンディショナー）の役割や原理を解説する。
◉ Power Conditioning Systems (Hoshi)
Learn the roles and basic principles of PCS (power conditioning system), which is the interface between the power grid and renewable energy sources such as photovoltaic cells, fuel cells, and batteries.

4. 5/2
◉ 環境配慮型サプライチェーン設計における現状と課題（石垣）
持続可能な環境配慮型社会の実現に向けた循環型サプライチェーンについて概説し、設計に欠かせない技術や課題について解説する。
◉ Issues and Challenges in Designing Eco-friendly Supply Chains (Ishigaki)
Various digital technologies are applied in the design of supply chains to achieve a sustainable and environmentally conscious society. In this lecture, the current status and issues of eco-friendly supply chains is explained.

5. 5/9

◉ マイクロビームアナリシスを用いた粒子状物質の環境影響（野島） 

大気中浮遊粒子状物質(PM)からナノ粒子まで環境から人体暴露影響について マイクロビームアナリシス法を用いた視点から講義する。 

◉ The exposure effects of particulate matters using microbeam analysis. (Nojima)
The exposure effects of environmental particulate matters (PMs) and nano particles are discussed on the point of exposure model on tissues using microbeam analysis methods. 

6. 5/16
◉ エネルギーデバイスの評価技術（電気化学的評価法など）（板垣）
サイクリックボルタンメトリー、電気化学インピーダンス法等の電気化学的手法の基礎と応用に関して解説する。さらに、非破壊試験としての電気化学的モニタリング技術について解説する。
◉ Electrochemical Techniques to Evaluate Energy Conversion Devices (Itagaki)
The principle and applications of electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy are explained. Electrochemical monitoring as a non-destructive method is also explained. 

7. 5/23
◉ リチウムイオン電池正極材料の結晶・電子構造と電池特性（井手本）　
量子ビーム（中性子、放射光X線）を用いて、リチウムイオン電池材料の平均・局所構造および電子構造を明らかにし、電池特性との相関、特性向上の指針探索について解説する。
◉ Crystal and Electronic Structure and Battery Performance of Cathode Material for Li-ion Batteries (Idemoto)
The relationship between battery performance and the average and local structure as well as electronic structure as determined by quantum beams (synchrotron X-ray and neutrons) are explained, and their relationship with the properties and characteristics of batteries is investigated.

8. 5/30
◉ 軽量構造材料の力学特性と設計（荻原）
輸送機器等の省エネルギーのために、軽量で高剛性・高強度な構造材料の使用が増加している。そのような材料の一つである繊維強化複合材料についてその力学特性、効果的な設計法について解説する。
◉ Mechanical Properties and Design of Lightweight Structural Materials (Ogihara)
Use of lightweight, high modulus and strong structural materials is increasing for energy saving in transportation and other areas. Learn about the mechanical properties and effective design methods for fiber reinforced composite materials.

9. 6/6
◉ エネルギーシステムから見た半導体光デバイス（杉山）　
太陽電池や発光ダイオードなど、エネルギー−光変換デバイスについて環境問題や省エネルギー解決の観点から解説する。
◉ Semiconductor Devices for Energy Systems (Sugiyama)
From the viewpoint of the environmental issue, energy-light conversion devices such as solar cells and LEDs are explained.

10. 6/13
◉ イオン伝導性材料のナノスケール構造解析（北村）　
燃料電池、二次電池等のエネルギーデバイスに用いられる無機酸化物について概説し、原子配列とイオン伝導性の関係を解説する。
◉ Nanoscale Structure Analysis of Ion-Conducting Materials (Kitamura)
Inorganic oxides used in energy devices such as fuel cells and rechargeable batteries are outlined, and the relationship between atomic configurations and ionic conduction properties is explained.

11. 6/20
◉導電性ダイヤモンドの電気化学エネルギーデバイスへの応用（近藤）
導電性ダイヤモンドの電気化学特性および燃料電池触媒担体、電気化学キャパシタ、電解水処理システム等への応用について解説する。
◉ Application of conductive diamond to electrochemical energy devices (Kondo)
Electrochemical properties conductive diamond electrode and its application to PEFC cathode catalyst support, electrochemical capacitors, and electrolytic water treatment of are explained.

12. 6/27
◉ ナノ材料の調製と物性（郡司）　
デバイスに利用する材料を中心として、それらの調製法の特徴、材料の特性評価について解説する。
◉ Preparation of nano-materials and their properties (Gunji)
The characteristics of the preparation method and properties of materials are explained for materials to be applied as devices.

13. 7/4 明石

14. 7/11
◉ 光エネルギー変換材料開発に向けての界面化学的アプローチ（酒井）　
界面活性剤が形成する自己組織化構造をテンプレートとして利用したナノ形態制御酸化チタンの作製と、可視光応答性光触媒、色素増感太陽電池電極材料への応用について解説する。
◉ Interfacial Chemical Approach for the Development of Light Energy Conversion Materials (Sakai)
The preparation of nano-structured titania using surfactant molecular assemblies as nano-templates and their application for visible light responsive photocatalysts and electrode materials for dye-sensitized solar cells are explained.

独立行政法人新エネルギー産業技術総合開発機構，民間シンクタンク（エネルギー，地域活性化等），公益財団法人地球環境産業技術研究機構（エネルギーシステム），米国ハワイ大学（燃料電池開発関係）
NEDO, Private Think Tank, RITE, University of Hawaii

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当該科目を横断型コースに所属する学生が受講する場合には、履修要件について別途確認し受講すること。また、所属する教員が実施している専門科目の履修も併せて行うことを薦める。
If a student belonging to the interdisciplinary course takes the course, please confirm the requirements of the course first. We also recommend that you also take courses on selected subjects that the faculty members manage.