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ダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)は、理論的にはリチウム二次電池の数倍以上のエネルギー密度を実現できるため、ユビキタスネットワークを支えるモバイル機器用電源として期待されている。本研究では、DMFCの量産化・経済化を図るため、電解質膜を挟んで燃料極と空気極とを対峙して形成したMEA(Membrane Electrode Assembly)を、二つ折りにして巻き込むことにより構成する巻き積み型DMFC、および研究過程で新たに考案した二つ折りにしたMEAをジグザグに折り畳むこと(折り紙プロセス)によって構成するジグザグ型DMFCの実現を図った。
巻き積み型DMFCでは、燃料極電極と空気極電極を各々2個電解質膜状に形成し、燃料極を内側として二つ折りすることによって形成される単位セルの特性を把握し、その燃料供給法の改善を図った。また、上記単位セルをジグザグ型に重ねることによって形成されるジグザグ型DMFCの特性を把握すると共に、燃料供給法、空気供給法、内部抵抗の低減法などの改善を図った。燃料供給の促進には、供給材にスリットと共に切り込みを設けることで燃料供給を改善できることを明らかにした。さらに、燃料が循環するように供給材を工夫することで出力の落ち込みを大きく改善できることも明かとした。内部抵抗の低減には、AuメッキTiメッシュを用いることが有効であることを示した。
また、3セル直列接続による高電圧出力ジグザグ型DMFCを作製し、実際のモバイル機器への適用を試みた。5cm×15cmの電解質膜状に4cm×4cmの空気極と燃料極とを電解質膜を挟んで各々6個形成し、折り紙プロセスを用いてジグザグ型3セル直列接続DMFCを作製した。3セル直列接続DMFCの出力電圧は、単セルの3倍の1.5Vを示し、市販のポータブルカセットプレイヤーに適用してその動作の確認が図れた。
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