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[2007/02/27]

ニュースリリース
報道関係者各位
東京理科大学


シリコンモノシリック電極による超小型燃料電池を開発
モバイル機器向け,次々世代燃料電池技術として期待


【新規発表事項】
 東京理科大学(千葉県野田市,学長:竹内 伸,以下理科大)は,MEMS技術および独自に開発しためっき技術を用いて,シリコン基板上に燃料流路と触媒層を一体形成し,極めて薄い電極板を製作する技術を開発,厚さ250μmの薄型燃料電池セルの試作に成功しました。従来型では,触媒層や燃料流路にはカーボンなどを材料に使用しているため,機械的強度が必要となり通常5mm程度の厚さとなっていました。また,今回開発した技術は,シリコンプロセスを利用しているため,量産性に優れ低価格化も期待できます。現在,モバイル機器向けに様々な小型燃料電池の試作品が開発されていますが,これらの試作品の多くは大型の燃料電池をそのまま小さくした構造であるため,一層の小型化には限界が指摘されています。本研究によるシリコン一体成型薄膜電極という新しい構造は,モバイル機器用の小型燃料電池の一層の小型化を推進し,次々世代の超小型燃料電池技術として期待させるものです。理科大理工学部機械工学科の早瀬グループによる研究成果です。

【背景】
 モバイル機器の高性能化にともない,電源への要求は厳しくなる一方です。燃料電池は充電の必要がなく,エネルギー密度も高いため,リチウム電池を越えるモバイル機器用電源として,期待されています。さまざまな企業から小型燃料電池の試作品が発表されていますが,こうした試作品では,燃料流路,拡散層,MEA(触媒層と高分子電解質膜を接合したもの)を積層して締め付ける大型の燃料電池とほぼ同じ構造とっています。このため,締め付けに対する機械的強度が必要となり,小型化へは限界があります。さらなる小型化へ向けて,多くの企業・研究機関により,モノリシックな新構造が模索されています。

【訴求点】
 今回開発したシリコン一体成形薄型電極を用いた燃料電池は,MEMS技術を用いて,燃料構造と多孔質白金触媒層をシリコン基板上に一体成形したものであり,従来型に比べ約1/20に薄くすることができます。シリコンは,フッ酸中で陽極酸化することにより多孔質化することを燃料電池触媒層に利用,多孔質のシリコンを湿式めっきにより白金やルテニウム,金と置換し多孔質貴金属層をシリコン基板上に形成できることを見出しました。こうして形成した多孔質貴金属層は触媒層として使用できます。また,多孔質貴金属層背面からプラズマエッチングを行うと,多孔質貴金属層はエッチングのストップ層として働き,容易に貫通した貴金属多孔質領域を形成できます。これにより,燃料電池電極の一体成形が可能となります。現在,白金を触媒層に用いたもので,水素を燃料として通常の燃料電池の約1/10の出力を達成しています。

【今後】
 多孔質白金層形成プロセスの改善による出力密度の向上と白金ルテニウム触媒層形成によるダイレクトメタノール型の燃料電池動作の研究開発を進めて行きます。本技術の実用化開発を加速するために,MEMSの生産技術を持つ企業や燃料電池の触媒層最適化や積層化に関する技術を持つ企業・研究機関との意見交換や共同研究を進めていきます。

【備考】
 本成果は,新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)産業技術研究助成事業による研究成果です。


【本件に関するお問い合わせ】
東京理科大学 理工学部・機械工学科   早瀬仁則 講師
TEL:04-7122-1375 FAX:04-7122-1375
e-mail:mhayase@rs.noda.tus.ac.jp
URL:http://www.rs.noda.tus.ac.jp/mhayase/

【テクニカルノートはこちら】
  ・シリコンモノシリック電極を用いた,モバイル機器用超小型燃料電池に関する意見交換や共同開発の提案 [2007年02月27日]
【関連記事】
  ・東京理科大学,燃料電池の多層電極を一体成形 携帯機器向けに250μmの極薄型セルを試作 [2007年03月22日]



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