JP2008183530A - 反応器加熱装置、反応器、燃料電池装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄膜ヒータと輻射防止膜とを絶縁する絶縁膜の信頼性を向上させる。
【解決手段】反応器２０の表面に設けられた薄膜ヒータ３２と、薄膜ヒータ３２を覆う絶縁膜３７と、絶縁膜３７上に設けられた輻射防止膜３８とを備える反応器加熱装置３０である。絶縁膜３７は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなる。金属と同等の線膨張係数である絶縁膜３７を塗布法により平坦に形成することができ、高温動作させても絶縁膜３７に亀裂や剥離が生じることがなく、薄膜ヒータ３２と輻射防止膜３８とを絶縁する電気的絶縁の信頼性を向上させることができる。
【選択図】図３
【解決手段】反応器２０の表面に設けられた薄膜ヒータ３２と、薄膜ヒータ３２を覆う絶縁膜３７と、絶縁膜３７上に設けられた輻射防止膜３８とを備える反応器加熱装置３０である。絶縁膜３７は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなる。金属と同等の線膨張係数である絶縁膜３７を塗布法により平坦に形成することができ、高温動作させても絶縁膜３７に亀裂や剥離が生じることがなく、薄膜ヒータ３２と輻射防止膜３８とを絶縁する電気的絶縁の信頼性を向上させることができる。
【選択図】図３
Description
本発明は、反応器加熱装置、反応器、燃料電池装置及び電子機器に関する。
燃料電池は水素と酸素の電気化学反応により電力を取り出すものであり、次世代の主流となる電源システムとして、燃料電池の研究・開発が広く行われており、中でも、高温作動のため発電効率が高い固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，以下ＳＯＦＣという）の開発が進められている。
ＳＯＦＣでは固体酸化物型電解質の一方の面に燃料極が、他方の面に酸素極が形成された発電セルが用いられる。
酸素極に供給された酸素はイオン（Ｏ2-）となり固体酸化物型電解質を透過し燃料極に到達する。Ｏ2-は燃料極に供給された燃料ガスを酸化し電子を放出する。ここで、燃料ガスは主に水素ガスであり、例えばメタノール等の水素原子を組成中に含む燃料を改質した水素ガスや副生成物の一酸化炭素が用いられる。
酸素極に供給された酸素はイオン（Ｏ2-）となり固体酸化物型電解質を透過し燃料極に到達する。Ｏ2-は燃料極に供給された燃料ガスを酸化し電子を放出する。ここで、燃料ガスは主に水素ガスであり、例えばメタノール等の水素原子を組成中に含む燃料を改質した水素ガスや副生成物の一酸化炭素が用いられる。
電子は燃料極と接続されたアノード出力電極より外部回路を経て酸素極と接続されたカソード出力電極より酸素極に戻り、酸素をイオン化する。以上により、燃料ガスと酸素の化学エネルギーが電気エネルギーに変換される。
ＳＯＦＣの発電セルは高温で動作するため、絶縁膜を介して導体から成る薄膜ヒータが設けられ、薄膜ヒータによる加熱が行われる。
ＳＯＦＣの発電セルは高温で動作するため、絶縁膜を介して導体から成る薄膜ヒータが設けられ、薄膜ヒータによる加熱が行われる。
燃料ガスの改質反応も高温で行われるため、改質器には導体からなる薄膜ヒータが設けられ、薄膜ヒータによる改質器の加熱が行われる（例えば、特許文献１参照）。改質器が金属などで作られる場合、絶縁膜を介して導体から成る薄膜ヒータが設けられている。
また、薄膜ヒータからの輻射による熱損失を抑えるために、薄膜ヒータの表面に絶縁膜を設け、絶縁膜を介して薄膜ヒータの表面を輻射防止膜で覆うことも行われている（例えば、特許文献２参照）。
薄膜ヒータの表面に設ける絶縁膜は、例えばＳｉＯ2を薄膜ヒータの凹凸を埋めるように塗布することで平坦に形成され、その表面に輻射防止膜が形成される。
特開２００４−２５６８３７号公報
特開平８−１６６２６９号公報
しかし、塗布法により形成されたＳｉＯ2膜はアモルファス（非晶質）構造となり、線膨張係数が０．５〜０．６（×１０-6／℃）となる。一方、ＳＯＦＣの発電セルや薄膜ヒ−タに使用される金属の線膨張係数は１０〜１４（×１０-6／℃）であり、発電セルや薄膜ヒータと絶縁膜の線膨張係数に大きな差が生じる。このため、高温の反応器で金属と接触するように絶縁膜を塗布法で設けると、絶縁膜に亀裂や剥離が生じ、薄膜ヒータと例えばＡｕ等からなる輻射防止膜との電気的絶縁の信頼性が低下するおそれがある。
本発明の課題は、薄膜ヒータと輻射防止膜とを絶縁する絶縁膜の平坦性を維持しながら電気的絶縁の信頼性を向上させることである。
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、反応器の表面に設けられた薄膜ヒータと、前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた輻射防止膜と、を備え、前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする反応器加熱装置である。
請求項２に記載の発明は、反応器の表面に設けられた薄膜ヒータと、前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた金属膜と、を備え、前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする反応器加熱装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の反応器加熱装置であって、前記絶縁膜は、薄膜ヒータの形成された反応器の表面に、Ｆｅ（ＮＯ3）3及びＲ（ＮＯ3）3の混合溶液を塗布し、溶媒を蒸発させた後、熱分解させることにより形成されることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の反応器加熱装置を備えることを特徴とする反応器である。
請求項５に記載の発明は、燃料ガスの電気化学反応により電力を取り出す燃料電池部を備える燃料電池装置であって、前記燃料電池部の表面には薄膜ヒータが設けられ、前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた輻射防止膜と、を備え、前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、燃料ガスの電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、原燃料が供給されて燃料ガスを生成し前記発電セルに供給する改質器と、を備える燃料電池装置であって、前記改質器の表面には薄膜ヒータが設けられ、前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた輻射防止膜と、を備え、前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の燃料電池装置であって、前記絶縁膜は、薄膜ヒータの形成された反応器の表面に、Ｆｅ（ＮＯ3）3及びＲ（ＮＯ3）3の混合溶液を塗布し、溶媒を蒸発させた後、熱分解させることにより形成されることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器である。
本発明によれば、金属と同等の線膨張係数である絶縁膜を塗布法により平坦に形成することができ、高温動作させても絶縁膜に亀裂や剥離が生じることがなく、薄膜ヒータと輻射防止膜とを絶縁する電気的絶縁の信頼性を向上させることができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
〔第１実施形態〕
図１は燃料電池装置１を搭載した電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００は例えばノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ及びプロジェクタ等といった携帯型の電子機器である。
図１は燃料電池装置１を搭載した電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００は例えばノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ及びプロジェクタ等といった携帯型の電子機器である。
電子機器１００は、燃料電池装置１と、燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に接続される二次電池１０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２より電気エネルギーが供給される電子機器本体１０１と、を備える。
燃料電池装置１は後述するように、電気エネルギーを生成しＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給する機能の他に、燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを二次電池１０３に充電し、燃料電池装置１が動作していない時に、二次電池１０３に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体１０１に供給する機能も果たせるようになっている。
次に、燃料電池装置１について詳細に説明する。この燃料電池装置１は、燃料容器２、ポンプ３、断熱パッケージ１０等を備える。燃料電池装置１の燃料容器２は電子機器１００に対して着脱可能に設けられており、ポンプ３、断熱パッケージ１０は電子機器１００の本体に内蔵されている。
燃料容器２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを別々の容器に貯留してもよい。
ポンプ３は、燃料容器２内の混合液を吸引して、断熱パッケージ１０内の気化部４に送液するものである。
ポンプ３は、燃料容器２内の混合液を吸引して、断熱パッケージ１０内の気化部４に送液するものである。
箱状の断熱パッケージ１０内の気圧は真空圧（例えば、１０Ｐａ以下）に保たれており、内部には気化部４、改質部６、燃料電池部２０が収容されている。気化部４は気化器４１と熱交換器４２とが一体に設けられてなり、改質部６は改質器６１（反応器）と熱交換器６２とが一体に設けられてなり、燃料電池部２０は発電セル８と空気（Ｏ2）の予備加熱器９等が一体に設けられてなる。
また、燃料電池部２０には、電気ヒータ兼温度センサ８ａが設けられている。電気ヒータ兼温度センサ８ａの電気抵抗値は温度に依存するので、この電気ヒータ兼温度センサ８ａが燃料電池部２０の温度を測定する温度センサとしても機能する。
気化器４１はポンプ３から送られた混合液を熱交換器４２の熱や燃料電池部２０からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器４１で気化した混合気は改質器６１へ送られる。
改質器６１の内部の流路の壁面に触媒が担持されている。改質器６１は気化器４１から送られる混合気を、熱交換器６２の熱や燃料電池部２０からの伝熱により約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。なお、原燃料がメタノールの場合、改質器６１では主に次式（１）に示すような水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
一酸化炭素は化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）のような式によって微量に副生される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ …（２）
生成した改質ガスは発電セル８に送出される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ …（２）
生成した改質ガスは発電セル８に送出される。
発電セル８は固体酸化物型燃料電池であり、固体酸化物電解質８１の両面に燃料極８２（アノード）及び酸素極８３（カソード）が形成された単電池を備え、燃料極８２に改質ガスを供給する燃料供給流路８４と、酸素極８３に酸素を供給する酸素供給流路８５とが形成されている。
固体酸化物電解質８１には、ジルコニア系の（Ｚｒ1-xＹx）Ｏ2-x/2（ＹＳＺ）、ランタンガレード系の（Ｌａ1-xＳｒx）（Ｇａ1-y-zＭｇyＣｏz）Ｏ3等を、酸素極８３には、（Ｌａ1-xＳｒx）ＭｎＯ3、（Ｌａ1-xＳｒx）ＣｏＯ3等を、燃料極８２、燃料極８２にはＮｉ、Ｎｉ＋ＹＳＺ等を、それぞれ用いることができる。
予備加熱器９は、発電セル８に供給する空気を、発電セル８より生じる熱や電気ヒータ兼温度センサ８ａによりあらかじめ加熱する役割を果たす。
発電セル８は電気ヒータ兼温度センサ８ａの熱により約５００〜１０００℃程度に加熱され、後述する電気化学反応が起こる。
発電セル８は電気ヒータ兼温度センサ８ａの熱により約５００〜１０００℃程度に加熱され、後述する電気化学反応が起こる。
酸素極８３には、予備加熱器９で加熱された空気が、酸素供給流路８５を介して送られる。酸素極８３では空気中の酸素とカソード出力電極２１ｂより供給される電子により、次式（３）に示すように酸素イオンが生成される。
Ｏ2＋４ｅ-→２Ｏ2- …（３）
固体酸化物電解質８１は酸素イオンの透過性を有し、酸素極８３で生成された酸素イオンを透過させて燃料極８２に到達させる。
Ｏ2＋４ｅ-→２Ｏ2- …（３）
固体酸化物電解質８１は酸素イオンの透過性を有し、酸素極８３で生成された酸素イオンを透過させて燃料極８２に到達させる。
燃料極８２には燃料供給流路８４を介して改質器６１から送出された改質ガスが送られる。酸素極８３では固体酸化物電解質８１を透過した酸素イオンと改質ガスとの次式（４）、（５）のような反応が起こる。
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ- …（４）
ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ- …（５）
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ- …（４）
ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ- …（５）
燃料極８２はアノード出力電極２１ａに接続されており、酸素極８３は後述するようにカソード出力電極２１ｂと導通している。アノード出力電極２１ａ、カソード出力電極２１ｂはＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に接続されている。このため、燃料極８２において生成される電子はアノード出力電極２１ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２等の外部回路、カソード出力電極２１ｂを経て、酸素極８３に供給される。
熱交換器４２，６２には、を通過した改質ガス（排気ガス１）及び酸素供給流路８５を通過した空気（排気ガス２）の排出流路が形成されている。排気ガス１及び排気ガス２は、熱交換器４２，６２に形成された排出流路を通して断熱パッケージ１０外へ放出される。熱交換器４２，６２は排気ガス１及び排気ガス２が通過する際に放出される熱により、改質器６１及び気化器４１を昇温させる。
次に、断熱パッケージ１０の具体的な構成について説明する。
図２は図１の断熱パッケージ１０の内部構造を示す断面図である。図２に示すように、断熱パッケージ１０の一つの壁面を燃料供給流路５１、空気供給流路５２、排出流路５３，５４が貫通している。
図２は図１の断熱パッケージ１０の内部構造を示す断面図である。図２に示すように、断熱パッケージ１０の一つの壁面を燃料供給流路５１、空気供給流路５２、排出流路５３，５４が貫通している。
図２に示すように、断熱パッケージ１０内には、気化部４、改質部６、燃料電池部２０がこの順番に配列されている。気化部４、改質部６、燃料電池部２０、断熱パッケージ１０は高温耐久性と適度な熱伝導性がある金属を用いて形成することができ、特に耐熱性の金属、例えばインコネル７８３等のＮｉ系の合金インコネルを用いて形成することが好ましい。
断熱パッケージ１０の内壁面には、輻射による伝熱を防止する輻射防止膜１１が形成されている。輻射防止膜１１は、例えばＡｕ、Ａｇ等により形成することができる。なお、気化部４、改質部６、燃料電池部２０の外壁面に輻射防止膜を形成してもよい。
燃料電池部２０は金属基板２０ａを含み、予備加熱器９、発電セル８からなる。ここで、発電セル８の部分について、上下面に形成される集電体、セラミック等の絶縁材料からなる側壁部分や流路を含めた構造は、ここでは簡単のために簡略化して記載している（同一出願人の特願２００６−２３３８４９または特願２００６−２６７８３２参照）。
金属基板２０ａの表面には、絶縁膜２５が形成され、その上に加熱装置３０が設けられている。図３は金属基板２０ａ、絶縁膜２５を含めた、加熱装置３０の部分の断面図である。
ここでは、金属基板２０ａを含む発電セル部２０と絶縁膜２５を燃料電池部（反応器）と呼ぶ。
加熱装置３０は、絶縁膜２５の表面に形成され電気ヒータ兼温度センサ８ａとして機能する薄膜ヒータ３２と、薄膜ヒータ３２を被覆する絶縁膜３７と、絶縁膜３７の表面に形成された輻射防止膜３８とからなる。
輻射防止膜３８は輻射による伝熱を防止するものであり、輻射防止膜１１と同様の材料を用いることができる。
金属基板２０ａの表面には、絶縁膜２５が形成され、その上に加熱装置３０が設けられている。図３は金属基板２０ａ、絶縁膜２５を含めた、加熱装置３０の部分の断面図である。
ここでは、金属基板２０ａを含む発電セル部２０と絶縁膜２５を燃料電池部（反応器）と呼ぶ。
加熱装置３０は、絶縁膜２５の表面に形成され電気ヒータ兼温度センサ８ａとして機能する薄膜ヒータ３２と、薄膜ヒータ３２を被覆する絶縁膜３７と、絶縁膜３７の表面に形成された輻射防止膜３８とからなる。
輻射防止膜３８は輻射による伝熱を防止するものであり、輻射防止膜１１と同様の材料を用いることができる。
絶縁膜２５は、結晶構造を有するＲ2Ｏ3膜である。ここで、Ｒは希土類元素（Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）であり、Ｒ2Ｏ3として例えばビクスバイト結晶構造を有するＹ2Ｏ3を用いることができる。結晶構造を有するＲ2Ｏ3膜は、アモルファスに比べて密に原子が充填されるので、熱による膨張が大きくなる。その結果、線膨張係数が高くなることから、燃料電池部２０となる金属基板２０ａの線膨張係数に近くなる点で好ましい。
結晶構造を有するＲ2Ｏ3膜は、Ｒ2Ｏ3をターゲット材料としてスパッタ法により成膜することができる。また、結晶化を高めるために、成膜後、大気雰囲気中や不活性ガス中においてアニールを行うことが好ましい。成膜方法はスパッタ法に限らず、蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、塗布法等でも構わない。
絶縁膜２５の膜厚は、２００〜６００ｎｍ程度の範囲が好ましい。
絶縁膜２５の膜厚は、２００〜６００ｎｍ程度の範囲が好ましい。
絶縁膜２５の表面には、薄膜ヒータ３２が蛇行した状態にフォトリソ技術によりパターニングされている。薄膜ヒータ３２は、絶縁膜２５側から順に、金属密着層３３、拡散防止層３４、発熱抵抗層３５、拡散防止層３６、を積層したものである。
発熱抵抗層３５は、三つの層の中で最も低い抵抗率の材料（例えば、Ａｕ）であり、薄膜ヒータ３２に電圧が印加されると電流が集中的に流れて発熱する。
拡散防止層３４，３６は、薄膜ヒータ３２が発熱しても発熱抵抗層３５の材料が拡散防止層３４，３６に熱拡散されにくく、かつ拡散防止層３４，３６の材料が発熱抵抗層３５に熱拡散しにくい材料であり、比較的融点が高くかつ反応性が低い物質（例えば、Ｗ）を用いることが好ましい。
金属密着層３３は、拡散防止層３４が絶縁膜２５に対して密着性が低く剥離しやすいことを防止するために設けられ、拡散防止層３４に対しても絶縁膜２５に対しても密着性に優れた材料（例えば、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ）からなる。金属密着層３３の膜厚は、１００〜２００ｎｍ、拡散防止層３４，３６の膜厚は、５０〜１００ｎｍ、発熱抵抗層３５の膜厚は、２００〜４００ｎｍが好ましい。
絶縁膜３７はペロブスカイト型の結晶構造を有するＲＦｅＯ3膜（Ｒは希土類元素）である。ここで、Ｒは希土類元素（Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）であり、ＲＦｅＯ3として例えばＬａＦｅＯ3，ＳｍＦｅＯ3，ＧｄＦｅＯ3等を用いることができる。ペロブスカイト型の結晶構造を有するＲＦｅＯ3膜は、アモルファスに比べて密に原子が充填されるので、熱による膨張が大きくなる。その結果、線膨張係数が高くなることから輻射防止膜３８となる金属の線膨張係数に近くなる点で好ましい。
表１は絶縁膜２５，３７に用いられる絶縁体、燃料電池部２０等に用いられる金属、固体酸化物電解質８１や燃料極８２に用いられる材料の線膨張係数を示す表である。
金属基板として用いられるＭｎの線膨張係数は２１（×１０-6／℃）、Ｃｏの線膨張係数は１２．４（×１０-6／℃）、Ｎｉの線膨張係数は１２．７（×１０-6／℃）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）の線膨張係数は１４．７（×１０-6／℃）であった。
また、耐熱性の金属であるＮｉ合金の線膨張係数は、インコネル６００が１３．８（×１０-6／℃）、インコネル７８３が１０．２（×１０-6／℃）、インコネル８００が１５．９（×１０-6／℃）、インコネル９２５が１４．２（×１０-6／℃）であった。
また、耐熱性の金属であるＮｉ合金の線膨張係数は、インコネル６００が１３．８（×１０-6／℃）、インコネル７８３が１０．２（×１０-6／℃）、インコネル８００が１５．９（×１０-6／℃）、インコネル９２５が１４．２（×１０-6／℃）であった。
また、ＳＯＦＣの固体酸化物電解質に用いられるＹＳＺ（（ＺｒＯ2）0.9・（Ｙ2Ｏ3）0.1）（蛍石型結晶構造）の線膨張係数は１０．３（×１０-6／℃）であり、燃料極に用いられる材料の線膨張係数は、Ｌａ0.9Ｓｒ0.1ＭｎＯ3が１０．５（×１０-6／℃）、Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3が１０．６（×１０-6／℃）、Ｌａ0.7Ｓｒ0.3ＭｎＯ3が１０．７（×１０-6／℃）（いずれもペロブスカイト型結晶構造）であった。
これに対して、絶縁膜として用いられる絶縁体の線膨張係数は、アモルファスのＳｉＯ2（石英ガラス）が０．５〜０．６（×１０-6／℃）、結晶構造のＳｉＯ2（水晶）が６．８〜９．０（×１０-6／℃）（ａ軸）、１２．０〜１４．０（×１０-6／℃）（ｃ軸）、結晶構造のＹ2Ｏ3が７．２（×１０-6／℃）、ペロブスカイト型の結晶構造のＬａＦｅＯ3が１１．６（×１０-6／℃）であった。
したがって、結晶性のＬａＦｅＯ3の線膨張係数はアモルファスＳｉＯ2に比べて、金属やＳＯＦＣの固体酸化物電解質、酸素極等の材料の線膨張係数に近く、絶縁膜２５や絶縁膜３７に用いるのに適している。
同様に、ＳｍＦｅＯ3やＧｄＦｅＯ3の線膨張係数も金属やＳＯＦＣの固体酸化物電解質、酸素極等の材料の線膨張係数に近く、絶縁膜２５や絶縁膜３７に用いるのに適していると考えられる。
同様に、ＳｍＦｅＯ3やＧｄＦｅＯ3の線膨張係数も金属やＳＯＦＣの固体酸化物電解質、酸素極等の材料の線膨張係数に近く、絶縁膜２５や絶縁膜３７に用いるのに適していると考えられる。
次に、薄膜ヒータ３２を覆う絶縁膜３７の形成方法について説明する。
絶縁膜３７は、以下の硝酸塩熱分解法により形成することができる。以下、ＲがＳｍの場合の絶縁膜３７を形成する手順について説明する。
絶縁膜３７は、以下の硝酸塩熱分解法により形成することができる。以下、ＲがＳｍの場合の絶縁膜３７を形成する手順について説明する。
（１）．Ｓｍ（ＮＯ3）3・９Ｈ2ＯとＦｅ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏをモル比１：１で純水もしくは１メチル−２ピロリドンに約１．０ｍｏｌ／Ｌ程度となるように溶解させ、Ｓｍ（ＮＯ3）3，及びＦｅ（ＮＯ3）3の混合溶液を作製する。
（２）．絶縁膜２５、薄膜ヒータ３２が形成された金属基板上に（１）の溶液をスピンナーで一様に塗布する。
（３）．（２）の基板をロータリポンプで真空に引き、溶媒を蒸発させる。
（４）．（３）の基板を電気炉に入れ、７５０℃まで昇温させ、結晶性のＳｍＦｅＯ3を形成する。
（２）．絶縁膜２５、薄膜ヒータ３２が形成された金属基板上に（１）の溶液をスピンナーで一様に塗布する。
（３）．（２）の基板をロータリポンプで真空に引き、溶媒を蒸発させる。
（４）．（３）の基板を電気炉に入れ、７５０℃まで昇温させ、結晶性のＳｍＦｅＯ3を形成する。
図４は上記の方法で石英ガラス基板上に作成したＳｍＦｅＯ3の薄膜のＸ線回析の結果である。結晶は、極端な配向性がないものの、結晶がランダムな配向をしている場合に比べて、（１１２）（００２）面からの回折ピ−クの相対強度が大きく、（０２０）面は（１１２）面と重なって見える。この試料は反射顕微鏡による観察でも均一性は良好であった。
以上はＳｍＦｅＯ3の薄膜について説明したが、ＬａＦｅＯ3，ＧｄＦｅＯ3についても同様に硝酸塩熱分解法により結晶性の薄膜を形成することができる。
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いた燃料電池装置２０１を搭載した電子機器３００を示すブロック図である。なお、燃料容器２０２、ポンプ２０３、気化器２０４、改質器２０６、電子機器本体３０１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２、二次電池３０３については、第１実施形態と同様であるので説明を割愛する。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いた燃料電池装置２０１を搭載した電子機器３００を示すブロック図である。なお、燃料容器２０２、ポンプ２０３、気化器２０４、改質器２０６、電子機器本体３０１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２、二次電池３０３については、第１実施形態と同様であるので説明を割愛する。
本実施の形態では、断熱パッケージ２１０内に気化器２０４、改質器（反応器）２０６、ＣＯ除去器２０７が収容されている。
改質器２０６には、電気ヒータ兼温度センサ２０６ａが設けられている。電気ヒータ兼温度センサ２０６ａは改質器２０６における改質反応を行うために改質器２０６を加熱する。また、電気ヒータ兼温度センサ２０６ａの電気抵抗値は温度に依存するので、この電気ヒータ兼温度センサ２０６ａが改質器２０６ａの温度を測定する温度センサとしても機能する。
ＣＯ除去器２０７は改質器２０６で（２）式の反応により発生したＣＯを（６）式にしめす反応により除去する。
ＣＯ＋１／２Ｏ2→ＣＯ2・・・（６）
ＣＯ除去器２０７の反応は約１１０〜１６０℃程度で行われる。
ＣＯが除去された改質ガスは発電セル２０８に供給される。
ＣＯ＋１／２Ｏ2→ＣＯ2・・・（６）
ＣＯ除去器２０７の反応は約１１０〜１６０℃程度で行われる。
ＣＯが除去された改質ガスは発電セル２０８に供給される。
発電セル２０８は固体高分子型燃料電池であり、水素イオン透過性の電解質膜２８１の両面に燃料極２８２（アノード）及び酸素極２８３（カソード）が形成された膜電極接合体を備え、燃料極２８２に改質ガスを供給する燃料供給流路２８４と、酸素極２８３に酸素を供給する酸素供給流路２８５とが形成されている。
燃料極２８２で（７）式の反応が、酸素極２８３で（８）式の反応が起こり、燃料極２８２で生じた電子がアノード電極２２１ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２、カソード電極２２１ｂを経て酸素極２８３に到達する。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-・・・（７）
２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ・・・（８）
燃料極２８２で（７）式の反応が、酸素極２８３で（８）式の反応が起こり、燃料極２８２で生じた電子がアノード電極２２１ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２、カソード電極２２１ｂを経て酸素極２８３に到達する。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-・・・（７）
２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ・・・（８）
次に、断熱パッケージ２１０の具体的な構成について説明する。
図６は図５の断熱パッケージ２１０の内部構造を示す断面図である。図６に示すように、断熱パッケージ２１０の内部には、気化器２０４とＣＯ除去器２０７とを一体に形成した低温反応部２２１、改質器２０６を備える高温反応部２２２がこの順番に配列されている。
断熱パッケージ２１０の内壁面には、第１実施形態と同様に輻射防止膜２１１が形成されている。なお、低温反応部２２１、高温反応部２２２の外壁面に同様の輻射防止膜を形成してもよい。
図６は図５の断熱パッケージ２１０の内部構造を示す断面図である。図６に示すように、断熱パッケージ２１０の内部には、気化器２０４とＣＯ除去器２０７とを一体に形成した低温反応部２２１、改質器２０６を備える高温反応部２２２がこの順番に配列されている。
断熱パッケージ２１０の内壁面には、第１実施形態と同様に輻射防止膜２１１が形成されている。なお、低温反応部２２１、高温反応部２２２の外壁面に同様の輻射防止膜を形成してもよい。
断熱パッケージ１０の一つの壁面には気化器２０４に燃料を供給する流路、ＣＯ除去器２０７に空気を供給する流路、改質ガスを発電セル２０８に送出する流路となる管材２５１が貫通している。これらの流路は低温反応部２２１に接続されている。低温反応部２２１と高温反応部２２２とは気化した燃料ガスを改質器２０６に送出する流路、改質ガスをＣＯ除去器２０７に送出する流路となる連結管２５２により接続されている。
高温反応部２２２の表面には絶縁膜２２５を介して、加熱装置２３０が設けられている。この加熱装置２３０は、第１実施形態の加熱装置３０と同様の構造であり、加熱装置３０と同様に形成することができる。
なお、改質器がガラスなどで作られる場合、絶縁膜２２５はなくてもよい。ここでは、絶縁膜２２５を含めて改質器と呼ぶ。
このように、本発明は固体高分子型燃料電池を用いる燃料電池装置や、これを搭載した電子機器にも適用することができる。
なお、改質器がガラスなどで作られる場合、絶縁膜２２５はなくてもよい。ここでは、絶縁膜２２５を含めて改質器と呼ぶ。
このように、本発明は固体高分子型燃料電池を用いる燃料電池装置や、これを搭載した電子機器にも適用することができる。
１，２０１ 燃料電池装置
８，２０８ 発電セル
１０，２１０ 断熱パッケージ
１１，３８，２１１ 輻射防止膜
２０ 燃料電池部（反応器）
２５，２２５ 絶縁膜
３０，２３０ 加熱装置
３７ 絶縁膜
３２ 薄膜ヒータ
３３ 金属密着層
３４，３６ 拡散防止層
３５ 発熱抵抗層
６１，２０６ 改質器（反応器）
１００，３００ 電子機器
８，２０８ 発電セル
１０，２１０ 断熱パッケージ
１１，３８，２１１ 輻射防止膜
２０ 燃料電池部（反応器）
２５，２２５ 絶縁膜
３０，２３０ 加熱装置
３７ 絶縁膜
３２ 薄膜ヒータ
３３ 金属密着層
３４，３６ 拡散防止層
３５ 発熱抵抗層
６１，２０６ 改質器（反応器）
１００，３００ 電子機器
Claims (8)
- 反応器の表面に設けられた薄膜ヒータと、
前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた輻射防止膜と、を備え、
前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする反応器加熱装置。 - 反応器の表面に設けられた薄膜ヒータと、
前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた金属膜と、を備え、
前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする反応器加熱装置。 - 前記絶縁膜は、薄膜ヒータの形成された反応器の表面に、Ｆｅ（ＮＯ3）3及びＲ（ＮＯ3）3の混合溶液を塗布し、溶媒を蒸発させた後、熱分解させることにより形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の反応器加熱装置。
- 請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応器加熱装置を備えることを特徴とする反応器。
- 燃料ガスの電気化学反応により電力を取り出す燃料電池部を備える燃料電池装置であって、
前記燃料電池部の表面には薄膜ヒータが設けられ、
前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた輻射防止膜と、を備え、
前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする燃料電池装置。 - 燃料ガスの電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
原燃料が供給されて燃料ガスを生成し前記発電セルに供給する改質器と、を備える燃料電池装置であって、
前記改質器の表面には薄膜ヒータが設けられ、
前記薄膜ヒータを覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた輻射防止膜と、を備え、
前記絶縁膜は結晶性のＲＦｅＯ3（Ｒは希土類元素）からなることを特徴とする燃料電池装置。 - 前記絶縁膜は、薄膜ヒータの形成された反応器の表面に、Ｆｅ（ＮＯ3）3及びＲ（ＮＯ3）3の混合溶液を塗布し、溶媒を蒸発させた後、熱分解させることにより形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の燃料電池装置。
- 請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、
前記燃料電池装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| JPH08166269A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-06-25 | Tokyo Gas Co Ltd | 熱線式フローセンサ |
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Patent Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| JPH08166269A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-06-25 | Tokyo Gas Co Ltd | 熱線式フローセンサ |
| JPH0935531A (ja) * | 1995-07-21 | 1997-02-07 | Sharp Corp | 微小駆動素子の金属膜ヒータ用絶縁膜 |
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