2017 Fiscal Year Annual Research Report
Capsule type micro fuel cell development and self-dispersion control of micro condensed matter
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16K14250
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
河合 晃 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (00251851)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 有行 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (10303190)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / マイクロ / カプセル / ３次元光造形 / IoT / リソグラフィ / DMFC / 集積化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直径が数10～100ミクロンサイズのカプセル型燃料電池(μ-FC:micro-fuel cell)を作製し、アルコールやグルコースなど液体燃料環境下において自己発電させることで、工業用微粒子の新規凝集構造や生体内赤血球などの凝集性に効果的な作用を発現させる。微小固体間のクーロン相互作用により、凝集性、粘性、混合などの特製制御を行い、新規の素材およびシステム創出へと発展する。本研究は、このような背景に基づき、数10～100μmサイズのカプセル内包型の小型燃料電池を作製し、アルコールやグルコースなど液体燃料環境下において自己発電することで、工業用微粒子や生体内細胞などの凝集抑制に効果的な機能を発揮するシステムの開発に挑戦する。
電池セル構造を作製し、それを200チップを集積化させて電池としての出力機能性を発現させる。これにより貫通孔構造が高精度に作成できる。作製した集積化燃料電池ユニットの動作試験を、既存の電源内部抵抗測定ユニットを用いて測定する。カプセル単位での正負の電圧制御を行うが、カプセル内の電極配置を変更することで実現する。また、微粒子凝集の電池電位制御は、原子間力顕微鏡（AFM）の帯電電位像の測定により決定する。凝集表面の正負の帯電電位分布が正確に測定することができる。正負の表面電位が交互に配置することにより、クーロン相互作用を強く働かせた凝集構造が実現できる。さらに、溶液中に生じるゼータ電位制御のため、純水中の水素イオンおよび炭酸ガス濃度を制御する。最終的に、作製した電池チップは、アクリル樹脂などを主成分とするカプセル内へ設置する。作製した200μm径のカプセルを完成させている。これらの内包作業は、既存のマイクロピンセットシステムによる高精度制御により実施する。
本研究では、原著論文２報、国際学会発表２報、国内学会発表２回の成果を創出している。
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