2003 Fiscal Year Annual Research Report
高エネルギー密度固体電解質形マイクロ燃料電池の開発
Project/Area Number |
02J20093
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
小林 健 独立行政法人産業技術総合研究所, 機械システム研究部門・集積機械研究グループ, 日本学術振興会特別研究員(PD)
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Keywords | マイクロ燃料電池 / MEMS / マイクロバルブ / 固体電解質 |
Research Abstract |
本研究で計画している固体電解質形マイクロ燃料電池は、(1)発電部の固体電解質セラミックス、(2)燃料タンク、(3)燃料供給を制御するマイクロバルブからなる。本年度は特に(1)、(3)を中心に研究を遂行した。 (1)においては、ランタンガレート系セラミックスであるLa_<0.9>Sr_<0.1>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3セラミックス上に、MEMS微細加工技術の一つであるフォトリソグラフィ、やスクリーン印刷を用いて燃料極、空気極を成膜した。その結果燃料極、空気極の間隔が100μmにまで小さくした。これにより固体電解質セラミックスにおける抵抗を低減できる見通しを得た。さらに、この固体電解質セラミックスのパッケージを設計した。700℃という高熱での使用を考え、パッケージにはアルミナベースの積層セラミックス技術を用いることにした。電力の有効利用のための低消費電力型マイクロヒーターの設計を、有限要素法による伝熱解析を利用して行った。その結果、ある特殊な構造を有するマイクロヒーターにすることで、消費電力を1/10程度に抑えて700℃まで加熱可能であることを見出した。 (2)においては、サイズが15mm×1.5mm×2mmというマイクロバルブの開発を行った。このマイクロバルブにおいては熱膨張型アクチュエータにより流路を開閉する機構を設けた。設計と試作、評価を繰り返した結果、20kPaまでの気体をシャットダウンすることに成功した。また、このバルブに必要な消費電力が500mWと、小さな消費電力で駆動可能であり、耐久試験により開閉が2000回以上可能であることを明らかにした。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] T.Kobayashi, Y.Murakoshi, R.Maeda: "Novel Self-Sensitive Atomic Force Microscope for Nondestructive Measurement of Micro Vertical Surface"Microsystem Technologies. 2004年3月アクセプト.
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[Publications] T.Kobayashi, J.Tsaur, M.Ichiki, R.Maeda: "Sol-gel deposition of PZT thick film on Pt/Ti/SOI substrate and application to 2D micro scanning mirror"Proceeding of SPIE. 2004年1月アクセプト.
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[Publications] 小林健, 一木正聡, 単学伝, 尾崎浩一, 前田龍太郎: "パワーMEMS"表面技術. 54. 27-31 (2003)
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[Publications] T.Kobayashi, X.C.Shan, Y.Murakoshi, R.Maeda: "A Novel Self-Sensitive SFM for Nondestructive Measurement of Tiny Vertical Surfaces with Restricted Access"Proceeding of Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS 2003. 286-289 (2003)