一体成型したシリコン電極板を用いた薄型燃料電池－モノマー重合による触媒層電解質膜間の密着性向上

摘要

燃料電池は，化学エネルギーを高効率で直接電気エネルギーに変換できるため，環境負荷の小さい電力源として期待されており，来るべき水素循環社会でのキーデバイスとして，活発に研究がなされている．PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)は，スケールによらず高い効率が期待できることから，分散型電源，特に携帯電子機器などへの適用が注目されている．筆者等は，MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いたシリコン電極薄型燃料電池の開発を進めてきた．この燃料電池に用いるシリコン電極には，燃料流路と触媒層を一体形成しているため，従来の電極構造に比べ大幅な薄型化を実現している.シリコン電極間に高分子電解質膜（Polymer Electrolyte Membrane: PEM）を挟むことにより，完成したセルの厚さは約230μm となる．Fig.1 にシリコン薄型燃料電池の構造を示す．シリコン電極の片面に燃料流路を形成し，その背面に触媒層を形成している．触媒層形成は，まずシリコン背面をふっ酸溶液中で電流を印加し，陽極酸化を行うことで多孔質シリコン層を形成する．