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燃料電池及びその製造方法 UPDATE コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009857
掲載日 2013年8月13日
出願番号 特願2011-016664
公開番号 特開2012-156105
登録番号 特許第5713343号
出願日 平成23年1月28日(2011.1.28)
公開日 平成24年8月16日(2012.8.16)
登録日 平成27年3月20日(2015.3.20)
発明者
  • 早瀬 仁則
  • 田中 達也
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 燃料電池及びその製造方法 UPDATE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】生産性及び歩留率が高く、且つ、薄型化が可能な燃料電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】燃料電池100は、多孔質領域4及びシリコン領域3を有し、且つ、前記多孔質領域3に、触媒金属が担持された第1の多孔質金属領域8Aと、多孔質プロトン伝導領域6と、触媒金属が担持された第2の多孔質金属領域8Bと、をこの順で備えたシリコン基体2と、第1の多孔質金属領域8Aと接合する第1の集電層12と、第2の多孔質金属領域8Bと接合する第2の集電層14と、を備えている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、各種電気機器の携帯化、小型化及び高性能化に伴い、その電源となる小型電池の性能向上への要求が高まっている。また、これらの発展に伴って電池の更なる薄型化が要求されている。一方、小型化に適した電池としては、特に、高分子電解質型の燃料電池が用いられており、各種研究開発が進められている。従来の高分子型燃料電池は、一般に、燃料流路(セパレータ)、拡散層、触媒層、高分子型電解質膜、触媒層、拡散層、燃料流路(セパレータ)という7層構造を有するものが多い。また、従来の高分子型燃料電池では、炭素粉表面に微細な白金粒子を担持させた粉状の触媒が触媒層に用いられている。しかし、更なる薄型化という要求に対し、この種の従来構造の燃料電池では、別工程で製造した触媒粉-電解質膜等、構成要素間の電気的接触抵抗を低減するため等の理由によって、一対のセパレータで挟持された燃料電池を強い力で締め付ける必要がある。このため、燃料流路の強度等の観点から従来の高分子型電池の薄型化にはおのずと限界があるといわれている。



一方、小型化が可能で高出力が可能な燃料電池に用いられる構造体として、金属担持多孔質シリコンを用いた燃料電池用電極構造体が提案されている(下記特許文献1参照)。また、従来に比較して、その製造時や電池運転時に破損し難い膜電極接合体が提案されている。

産業上の利用分野


本発明は、燃料電池及びその製造方法に関し、特に一体型の薄型構造を有する燃料電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
多孔質領域と、前記多孔質領域の周囲に設けられるシリコン領域と、を有し、且つ、前記多孔質領域に、触媒金属が担持された第1の多孔質金属領域と、多孔質プロトン伝導領域と、触媒金属が担持された第2の多孔質金属領域と、をこの順で備えたシリコン基体と、
前記シリコン基体の一方の面上に前記第1の多孔質金属領域と接合する第1の集電層と、前記シリコン基体の他方の面上に前記第2の多孔質金属領域と接合する第2の集電層と、前記シリコン基体の一方の面に設けられる絶縁層と、
を備え
前記第1の多孔質金属領域及び前記第1の集電層からなる部分、並びに、前記第2の多孔質金属領域及び前記第2の集電層からなる部分、の少なくとも一方と、前記シリコン基体の前記シリコン領域とが電気的に隔離され、
前記第1の多孔質金属領域及び前記第1の集電層からなる部分、並びに、前記第2の多孔質金属領域及び前記第2の集電層からなる部分が前記絶縁層を介して絶縁される燃料電池。

【請求項2】
多孔質領域と、前記多孔質領域の周囲に設けられるシリコン領域と、を有するシリコン基体の一方の面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記多孔質領域に多孔質プロトン伝導領域を有するシリコン基体をめっき液に浸漬し、前記多孔質領域中に触媒金属を析出させて、前記多孔質プロトン伝導領域の両側にそれぞれ第1の多孔質金属領域及び第2の多孔質金属領域を形成する多孔質金属領域形成工程と、
前記第1の多孔質金属領域と接合する第1の集電層と、前記第2の多孔質金属領域と接合する第2の集電層と、を形成する集電層形成工程であって、前記第1の集電層及び前記第2の集電層が、前記絶縁層を介して絶縁されるように前記第1の集電層及び前記第2の集電層を形成する集電層形成工程と、
を含む請求項1に記載の燃料電池の製造方法。

【請求項3】
前記絶縁層形成工程は、前記シリコン基体の一方の面に、前記多孔質領域と一部重複するように前記絶縁層を形成する工程であり、前記多孔質金属領域形成工程は、前記絶縁層が形成された前記シリコン基体に前記第1及び第2の多孔質金属領域を形成する工程である請求項2に記載の燃料電池の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011016664thum.jpg
出願権利状態 登録
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