JP4935477B2 - 高性能小型燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、携帯用機器に電源を供給するための高性能小型燃料電池に関し、より詳しくは、積層構造の薄板材を弾性重合体であるＰＤＭＳを用いて一体型で製作することにより容易に大量生産が可能であり、かつ優れた発電性能を成すことができる高性能小型燃料電池に関する。

一般的に燃料電池は、高分子燃料電池、直接メタノール燃料電池、溶融炭酸燃料電池、固体酸化物燃料電池、リン酸型燃料電池、アルカリ燃料電池など様々な種類があり、この中で携帯用小型燃料電池として最も多く使用されているものとしては、直接メタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＤＭＦＣ）と高分子電解質燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＰＥＭＦＣ）などがある。上記ＤＭＦＣとＰＥＭＦＣなどは同じ構成要素と材料を使用するが、燃料としてそれぞれメタノールと水素を用いることが異なり、これにより燃料電池の性能や燃料供給システムが互いに異なり、さらに互いに比較となる長短がある。

近年ではＤＭＦＣ関連研究が活発に行われているが、これは出力密度の面でＰＥＭＦＣより低いが、燃料供給システムが簡単で全体構造の小型化が可能であり、それにより携帯用機器電源としてその活用価値が高くなっているためである。

一方、水素を燃料として使用する気体型燃料電池はエネルギー密度が大きいという長所を有しているが、しかし水素ガスの取り扱いに相当な注意を要し、燃料ガスである水素ガスを生産するためにメタンやアルコールなどを処理するための燃料改質装置などの付帯設備を要し、その体積が大きくなると言う問題点が指摘されている。

これに反して、液体を燃料として使用する液体型燃料電池は気体型に比べエネルギー密度は低いが、燃料の取り扱いが相対的に容易であり、運転温度が低く、特に燃料改質装置を要しないという特性に起因し小型、汎用移動用電源として適したシステムとして知られている。

従って、液体型燃料電池が有しているこのような長所に起因し液体型燃料電池の代表的な形態である直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）に対する様々な研究が行われ実用化の可能性を高めている。

上記直接メタノール燃料電池は、メタノールの酸化反応が起こる燃料極反応と酸素の還元反応が起こる空気極反応より得られる起電力の力が発電の根幹を成し、この際燃料極と空気極で起こる反応は次の通りである。

燃料（正極）極：ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋６Ｈ＋＋６ｅ−
空気（負極）極：３／２Ｏ_２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ_２Ｏ
全体反応：ＣＨ_３ＯＨ＋３／２Ｏ_２→ＣＯ_２＋３Ｈ_２Ｏ

上記のような反応式に基づいて、従来では図１に示すように、燃料電池を構成し移動用及び携帯用電源に応用するための研究が主流をなしていた。図１は従来の単位燃料電池３００を示すものであり、これは一般的な固体高分子電解質膜の電解質層（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｌａｙｅｒ）３１０を中心にその両外側に正極３１２ａと負極３１２ｂが位置し、これら正極３１２ａと負極３１２ｂの外側へそれぞれメタノール供給メカニズム３３０と酸素供給メカニズム３４０が設置された構造である。

上記メタノール供給メカニズム３３０にはメタノール貯蔵タンク３３２とメタノール及び水供給ポンプ３３４が備えられ、上記酸素供給メカニズム３４０には酸素圧縮器３４２を備える。しかしながら、上記のような従来の水素燃料電池３００はその全体的な体積が大きくなってしまう。

これとは異なる従来の技術では、図２に示すように、上記ＤＭＦＣとは異なって直接メタノールを使用せず水素が使用されるＰＥＭＦＣシステム４００が示されている。

このようなＰＥＭＦＣシステム４００は、正電極４１２ａと負電極４１２ｂを有する電解質膜（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｉｔｅ）４１０を備え、上記正電極４１２ａと負電極４１２ｂにそれぞれ水素を供給する水素供給系統４２０と空気を供給する空気供給系統４３０とを有する。

そしてこのようなＰＥＭＦＣシステム４００は、下記のような反応により電気を発生させる。

正（Ａｎｏｄｅ）電極反応：Ｈ_２→２Ｈ＋＋２ｅ−
負（Ｃａｔｈｏｄｅ）電極反応：（１／２）Ｏ_２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ_２Ｏ
全体反応：Ｈ_２＋（１／２）Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ

このように水素を使用するＰＥＭＦＣシステム４００は再び水素貯蔵タンク（図示せず）から直接水素の供給を受ける方式と、メタノールなど液体燃料を改質（Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）して水素を抜き出す２つの方式に分けられる。

第１方式は、水素貯蔵容器から水素の供給を受けなければならないが、水素貯蔵効率が現在の技術では非常に低いため、携帯電話に使用するほど全体システムを小型化するのにやはり困難が予想される。

第２方式として燃料を改質する改質器（Ｒｅｆｏｒｍｅｒ）を使用し水素を供給する方式は、改質器構造によって燃料電池を小型化することが難しい。

従って、当業界では携帯電話、ＰＤＡ、キャムコーダ、デジタルカメラ、ノート型パソコンなど、携帯用電子機器に搭載が可能で、かつ高性能を有し、安価で製作が可能な小型燃料電池の開発が要求されてきた。

本発明は、上記のような従来の問題点を解消するためのもので、その目的は薄板積層型の構造を備え、携帯用電子機器のバッテリーのような電源装置に効果的に適用可能な高性能小型燃料電池を提供することである。

さらに本発明は、他の目的として薄板積層型の構造を容易に一体型で組み立てることが可能であることによって、容易に大量生産で製作可能であり、かつ高性能及び高効率の電力生産が可能な高性能小型燃料電池を提供することである。

上記のような目的を達成するために本発明は、電子機器に電力を供給するための燃料電池において、内側に流路が形成され、前記流路の一側には燃料注入口が形成され、他側にはガス排出口が備えられ、前記流路と前記燃料注入口、および、前記流路と前記ガス排出口とを、内部流路を通じて互いに連通する複数の貫通孔が形成された基板により形成される燃料供給部と、前記燃料供給部の前記基板の両側に対称的に配置され、内部には触媒層を形成した電解質膜がそれぞれ配置され前記燃料供給部の前記複数の貫通孔を通じて前記内部流路に流入される燃料を活用し電流を発生させる複数のセル部と、前記複数のセル部の外側に配置され、貫通孔が形成され前記複数のセル部の前記電解質膜に酸素を供給する基板により形成される複数の酸素供給部と、前記燃料供給部の基板、前記複数のセル部及び前記複数の酸素供給部の基板を一体で結合させる固定手段と、を含み、前記固定手段は、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）にシリカ材を混合して成り、前記電解質膜には、その両側面にそれぞれ白金または白金／パラジウム（Ｐｔ／Ｐｄ）から成る触媒層が形成されることを特徴とする高性能小型燃料電池を提供する。

そして本発明は好ましくは、前記燃料供給部の基板及び前記複数の酸素供給部の基板は、セラミックまたはプラスチック材、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）、シリコン材、のいずれか一つから成ることを特徴とする高性能小型燃料電池を提供する。

また前記固定手段は、前記燃料供給部、前記複数のセル部及び前記複数の酸素供給部を囲むように配置される複数のカバーを含むことを特徴とする高性能小型燃料電池を提供する。

そして前記複数のカバーのそれぞれは、前記複数の酸素供給部の貫通孔が外部空気に露出できるように前記複数の酸素供給部の基板を外部に露出させる切開部を形成したことを特徴とする高性能小型燃料電池を提供する。

また前記複数のカバーのそれぞれは、前記複数の酸素供給部の複数の貫通孔に一致する複数の貫通孔をそれぞれ形成したことを特徴とする、高性能小型燃料電池を提供する。

さらに本発明は、好ましくは、前記シリカ材とＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）の混合材中におけるシリカの重量比が０．１〜５０ｗｔ％から成ることを特徴とする、高性能小型燃料電池を提供する。

本発明によれば、燃料供給部、セル部及び燃焼部を構成する全ての基板がセラミックまたはプラスチック材、ＬＴＣＣ、シリコン材、ＭＥＭＳ材のいずれか一種から成る薄板積層型の構造を備え、小型で製作されるので、携帯電話、ＰＤＡ、キャムコーダ、デジタルカメラ、ノート型パソコンなど携帯用電子機器のバッテリーのような電源装置に効果的に適用することが可能である。

さらに本発明はこのような薄板積層型の構造を弾性重合体であるＰＤＭＳを利用し容易に一体型で組み立てることができることによって、大量生産が容易で、かつ高性能及び高効率の電力生産が可能な効果を得る。

以下、添付された図面に沿って本発明を詳しく説明する。

本発明の第１実施例による高性能小型燃料電池１は、図３に示すように、燃料供給部１０、複数のセル部３０及び複数の酸素供給部５０が積層状態に配置され、これを一体に結合させるように固定手段７０が配置される。

即ち、中央に燃料供給部１０が配置され、その両外側にはセル部３０がそれぞれ配置され、上記セル部３０の外側、即ち燃料供給部１０の反対側にはそれぞれ酸素供給部５０が配置される。

上記燃料供給部１０及び酸素供給部５０を構成する基板１２、５２は、好ましくはセラミックまたはプラスチック材、ＬＴＣＣ、シリコン材、ＭＥＭＳ材のいずれか１種から成る薄型構造から成る。

上記燃料供給部１０は、基板１２の内側に複数の空間１４ａ、１４ｂが形成され、その複数の空間１４ａ、１４ｂ中の一側には燃料注入口１６が形成され、他側にはガス排出口１８が備えられる構造である。

上記燃料供給部１０は、図４乃至図６に示すように、内部に流路を形成する空間１４ａの一側角に燃料注入口１６が形成され、上記燃料注入口１６に注入される燃料は、好ましくはメタノールまたはジメチルエチレンまたはジメチルエーテル（ｄｉｍｅｔｈｙｌ−ｅｔｈｅｒ：ＤＭＥ）などの炭化水素化合物燃料または水素等であり、上記他側空間１４ｂに形成されたガス排出口１８に流出される廃ガスは二酸化炭素及び未反応燃料ガス等である。

一方、本発明は上記燃料注入口１６とガス排出口１８が以下で説明されるように、図５に示すように貫通孔１５を通じて内部流路が互いに連通されたことであるため、上記燃料注入口１６はガス排出口１８でも活用でき、その反対に上記ガス排出口１８は燃料注入口１６として活用可能な構造である。

そしてこのように上記燃料供給部１０は基板１２の内部に形成された空間１４ａ、１４ｂが、図４において断面で示されたように、多数の貫通孔１５を通じてそれぞれ基板１２を貫通し、燃料供給部１０に隣接して配置された複数のセル部３０側に連通するようになっている。

即ち、上記燃料供給部１０は基板１２の一側空間１４ａに流入された燃料ガスが貫通孔１５を通じてセル部３０側へ伝達され、上記セル部３０を経て電気を発生させた後、廃ガスとして生成され、再び上記基板１２の他側空間１４ｂに形成された多数の貫通孔１５を通じて空間１４ｂに流入された後、ガス排出口１８を通じて外部に抜けることである。

そして上記燃料供給部１０の基板１２の外面にはそれぞれ後に説明されるセル部３０で発生された電力を集電し外部に誘導するための集電電極（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）２０がパターンで形成され、上記集電電極２０は上記燃料供給部１０の基板１２の外側に重ねて配置される、さらに他の基板２２の一側に出力端子２０ａを形成し、集電された負極（−）電流を外部へ出力することである。

このような集電電極（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）２０の構造が図６に示されている。このような集電電極２０は基板１２の一側にパターンで印刷されて形成されるものであって、このような構造を通じてさらに薄型の構造を実現することができる。

また本発明は、上記燃料供給部１０の基板１２の両側には対称的にそれぞれセル部３０が配置され、その内部には触媒層３４ａ、３４ｂを形成した電解質膜３２がそれぞれ配置され上記燃料供給部１０の燃料を用いて電流を発生させることである。

上記セル部３０は、電解質膜（ＭＥＡ）３２を備え、上記電解質膜（ＭＥＡ）３２の代表的な例としてはＰＢＩ（Ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）電解質膜がある。

そして上記電解質膜３２にはその両側面にそれぞれ白金または白金／パラジウム（Ｐｔ／Ｐｄ）から成る触媒層３４ａ、３４ｂが形成される。上記触媒層３４ａ、３４ｂは水素のイオン化を促進することによって、水素と接する面積が広いほどその出力密度が高くなる。そして上記のような触媒層３４ａ、３４ｂには上記燃料供給部１０側の（−）集電電極２０、及び後に説明される酸素供給部５０側の（＋）集電電極６０に電気的に繋がって生産された電流を外部へ誘導することである。

一方、上記のような電解質膜３２と触媒層３４ａ、３４ｂを固定するためにその両側には上記電解質膜３２と触媒層３４ａ、３４ｂの縁に沿ってそれぞれ配置される薄型の補助基板３８ａ、３８ｂが位置されることである。

また、本発明は上記セル部３０の外側にそれぞれ基板５２が配置され、上記基板５２には貫通孔５６が形成され上記セル部３０の電解質膜３２に酸素を供給する複数の酸素供給部５０を備える。

上記酸素供給部５０は、上記セル部３０に酸素を供給するために基板５２を貫通するように多数の貫通孔５６が形成された構造である。

そして、上記酸素供給部５０は上記セル部３０で生成された（＋）極の電流を外部に誘導させるための集電電極（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）６０がパターンとして基板５２の一側面にそれぞれ形成され、上記集電電極６０は上記酸素供給部５０の基板５２の外側に出力端子６０ａを形成することである。

上記集電電極６０の構造が図７に示されている。このような集電電極６０は基板５２の一側にパターンで網目状で印刷され形成されるものであって、このような構造を通じてさらに薄型の構造を実現することができる。

また図７に示すように、上記酸素供給部５０の集電電極６０は上記基板５２のセル部３０に向かった側面に網目状のパターンで形成され、上記基板５２の反対側には集電された電流を外部に出力する端子６０ａを形成する。

また本発明は上記燃料供給部１０の基板１２、複数のセル部３０及び複数の酸素供給部５０の基板５２を一体で結合させる固定手段７０を含む。

上記固定手段７０は、図３に示すように、弾性重合体であるＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）材から成る。

上記固定手段７０は、複数のカバー７２ａ、７２ｂがＰＤＭＳ材で予め製作された後、上記燃料供給部１０の基板１２、複数のセル部３０及び複数の酸素供給部５０の基板５２を囲むように配置し、これらカバー７２ａ、７２ｂの向い合う接合角７２ｃをコロナ放電として結合させ、これらを一体化することである。

これに関して、ＰＤＭＳ材を利用して成る固定手段７０のカバー７２ａ、７２ｂの製作工程は下記の通りである。

先ずＰＤＭＳ材と養生剤（Ｃｕｒｉｎｇ Ａｇｅｎｔ）を略１００：１０の重量比で混合し均一な混合剤を備える。その後、ＰＤＭＳ混合体の気泡除去のために真空で２時間程度放置（ａｇｉｎｇ）する。このように真空状態に配置することによってＰＤＭＳ混合体内には何の微細気孔も存在しなくなる。

一般的にマイクロ燃料電池は、略３００℃付近で駆動することができ、このような温度はＰＤＭＳ材が熱によって変形を起こす恐れがある。そのため本発明は、好ましくは高温における耐久性を導き出すためにハイブリッドタイプのＰＤＭＳ材を提案する。即ち、本発明は上記固定手段７０がシリカ材とＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）の混合材で好ましく実現する。

上記でシリカ材とＰＤＭＳを混合した材料は、高温における燃料電池駆動を可能にし、また構造物の熱伝達性を優れるようにすることが可能である。しかも外部強度の補完により破損の危険も低減することができるという長所もある。

また本発明は好ましくは、上記シリカ材とＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）の混合材中におけるシリカ材の重量比は０．１〜５０ｗｔ％であることができる。このように本発明はシリカ粉末とＰＤＭＳ溶液を均一に混合し、このような過程でシリカ粉末の重量比は０．１〜５０ｗｔ％内で設計し調整する。

そして上記シリカ粉末とＰＤＭＳ混合溶液から気泡除去のために１時間程度を真空内に放置する。

その後、本発明の燃料供給部１０の基板１２、複数のセル部３０及び複数の酸素供給部５０の基板５２が積層された場合、この構造物を外面から囲む構造の形態を有する、即ち、積層構造物の外観形態を写したアルミニウム基板（図示せず）に上記シリカ粉末とＰＤＭＳ混合溶液を注いで略７０℃で３時間養成させカバー７２ａを製作する。

従って、このような養生過程を経た後、上記アルミニウム基板から分離された第１カバー７２ａは、ほぼ燃料供給部１０の基板１２、複数のセル部３０及び複数の酸素供給部５０の基板５２の一部を囲む構造で製作されることである。

そして上記第１カバー７２ａが覆うことができる領域を除いた残りの上記燃料供給部１０の基板１２、複数のセル部３０及び複数の酸素供給部５０の基板５２領域を覆うためのさらに他の第２カバー７２ｂを上記第１カバー７２ａのような方式で製作する。

このように第１カバー７２ａ及び第２カバー７２ｂが製作された後には、これらを利用して、積層された状態の燃料供給部１０の基板１２、複数のセル部３０及び酸素供給部５０の基板５２を覆い、上記第１カバー７２ａ及び第２カバー７２ｂが互いに向い合う接合角７２ｃ部分をコロナ放電により互いに一体で接合させる。このようなコロナ放電の場合、接合角７２ｃの均一な接合のために略 ２０分間コロナ放電を実施し加圧接合する。

このような過程を経て、上記燃料供給部１０、複数のセル部３０及び複数の酸素供給部５０をパッケージングする。

このように最終的にパッケージングされた状態が図３に示されている。

図３に示された固定手段７０のカバー７２ａ、７２ｂは酸素供給部５０の貫通孔５６が外部空気に露出できるように酸素供給部５０の基板５２の大部分を露出させる切開部７６を形成した構造である。

このような構造を通じて本発明は高性能小型燃料電池１に製作されることである。

上記のように構成された本発明の第１実施例による高性能小型燃料電池１は燃料供給部１０の燃料注入口１６側に燃料が供給され、このような燃料は空間１４ａ内でガスに気化され、燃料供給部１０の基板１２に形成された貫通孔１５を通じてその両側に配置されたセル部３０側に移動される。

そして電解質膜（ＭＥＡ）３２の触媒３４ａ層に接触するようになり、このような過程において燃料ガスは水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）に分解され、そのうち水素イオンだけが選択的に電解質膜３２を通過して移動し、同時に電子（ｅ−）は燃料供給部１０の基板１２にパターンで形成された集電電極２０を通じて集まるようになる。

一方、上記セル部３０の電解質膜（ＭＥＡ）３２の反対側の触媒３４ｂ層では、水素イオン（Ｈ＋）が酸素供給部５０の基板５２に備えられた貫通孔５６を通じて流入された空気中の酸素と反応し水蒸気を生成し、再び貫通孔５６を通じて外部に排出される。このような過程で発生された電流は燃料供給部１０と酸素供給部５０にパターンで形成された集電電極２０、６０を通じて集電処理される。

従って、上記集電電極２０、６０によって集電された電力は基板１２、５２の外部端子２０ａ、６０ａを通じて本発明が適用される携帯電話、ＰＤＡ、キャムコーダ、デジタルカメラ、ノート型パソコンなど携帯用電子機器の電源として使用される。

一方、上記のように燃料ガスの移動中に電解質膜（ＭＥＡ）３２における電気の発生に所要されなかった未反応ガスと、電気の発生に所要され発生された二酸化炭素などは、燃料供給部１０の基板１２の他側に備えられたガス排出口１８に移動し排出される。

図８には本発明の第２実施例による高性能小型燃料電池１'が示されている。

本発明の第２実施例による高性能小型燃料電池１'は、図３に関して記載した高性能小型燃料電池１に比べ大部分同じ構成を有するので、同じ構成要素に対しては同一な参照符号を付し、但し符号に添え字（'）を表示し図面に表記する。

本発明の第２実施例による高性能小型燃料電池１'は第１カバー７２ａ及び第２カバー７２ｂに切開部７６を形成する代りに上記酸素供給部５０'の貫通孔５６'に一致する多数の貫通孔７８'を第１カバー７２ａ'及び第２カバー７２ｂ'にそれぞれ形成した構造である。

このような構造の場合、上記燃料供給部１０'、複数のセル部３０'及び複数の酸素供給部５０'を固定手段７０'が完全に囲んでパッケージングし、酸素の供給のために貫通孔７８'を第１カバー７２ａ'及び第２カバー７２ｂ'にそれぞれ提供することである。

上記で本発明は特定な実施例に関して図示し、説明されたが、これは単に例示的に本発明を説明するために記載されたことであり、本発明をこのような特定の構造で制限しようとすることではない。当業界において通常の知識を有する者であれば上述した特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲の内で、本発明を多様に修正及び変更できることがわかる。しかしながら、このような修正及び変形構造は全て本発明の権利範囲の内に含まれるものであることを明らかにして置く。

従来の技術によるＤＭＦＣ方式の燃料電池を示す断面図である。 従来の技術によるＰＥＭＦＣ方式の燃料電池を示す断面図である。 本発明の第１実施例による高性能小型燃料電池を示す外観斜視図である。 図３に示された本発明の高性能小型燃料電池を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明の第２実施例による高性能小型燃料電池を示す外観斜視図である。

符号の説明

１ 小型燃料電池
１０ 燃料供給部
１２、５２ 基板
１４ａ、１４ｂ 空間
１５、５６ 貫通孔
１６ 燃料注入口
１８ ガス排出口
２０、６０ 集電電極（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）
２０ａ、６０ａ 出力端子
３０ セル部
３２ 電解質膜（ＭＥＡ）
３４ａ、３４ｂ 触媒層
３８ａ、３８ｂ 薄型の補助基板
５０ 酸素供給部
７０、７０' 固定手段
７２ａ、７２ｂ、７２ａ'、７２ｂ' カバー
７２ｃ、７２ｃ' 接合角
７６、７６' 切開部
３００ 従来の単位燃料電池
３１０ 電解質層（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｌａｙｅｒ）
３１２ａ 正極
３１２ｂ 負極
３３０ メタノール供給メカニズム
３３２ メタノール貯蔵タンク
３３４ メタノール及び水供給ポンプ
３４０ 酸素供給メカニズム
３４２ 酸素圧縮器
４００ ＰＥＭＦＣシステム
４１２ａ 正電極
４１２ｂ 負電極
４２０ 水素供給系統
４３２ 空気供給系統

Claims (6)

1. 電子機器に電力を供給するための燃料電池において、
   内側に流路が形成され、前記流路の一側には燃料注入口が形成され、他側にはガス排出口が備えられ、前記流路と前記燃料注入口、および、前記流路と前記ガス排出口とを、内部流路を通じて互いに連通する複数の貫通孔が形成された基板により形成される燃料供給部と、
   前記燃料供給部の前記基板の両側に対称的に配置され、内部には触媒層を形成した電解質膜がそれぞれ配置され前記燃料供給部の前記複数の貫通孔を通じて前記内部流路に流入される燃料を活用し電流を発生させる複数のセル部と、
   前記複数のセル部の外側に配置され、貫通孔が形成され前記複数のセル部の前記電解質膜に酸素を供給する基板により形成される複数の酸素供給部と、
   前記燃料供給部の基板、前記複数のセル部及び前記複数の酸素供給部の基板を一体で結合させる固定手段と、
   を含み、
   前記固定手段は、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）にシリカ材を混合して成り、
   前記電解質膜には、その両側面にそれぞれ白金または白金／パラジウム（Ｐｔ／Ｐｄ）から成る触媒層が形成されることを特徴とする高性能小型燃料電池。
2. 前記燃料供給部の基板及び前記複数の酸素供給部の基板は、セラミックまたはプラスチック材、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）、シリコン材、のいずれか一つから成ることを特徴とする、請求項１記載の高性能小型燃料電池。
3. 前記固定手段は、前記燃料供給部、前記複数のセル部及び前記複数の酸素供給部を囲むように配置される複数のカバーを含む請求項１又は２に記載の高性能小型燃料電池。
4. 前記複数のカバーのそれぞれは、前記複数の酸素供給部の貫通孔が外部空気に露出できるように前記複数の酸素供給部の基板を外部に露出させる切開部を形成したことを特徴とする、請求項３に記載の高性能小型燃料電池。
5. 前記複数のカバーのそれぞれは、前記複数の酸素供給部の複数の貫通孔に一致する複数の貫通孔をそれぞれ形成したことを特徴とする、請求項３または４に記載の高性能小型燃料電池。
6. 前記シリカ材とＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）の混合材中におけるシリカの重量比は０．１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の高性能小型燃料電池。

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