膜型燃料電池モジュールシステムの開発とその応用利用

膜燃料电池组件系统开发及其应用

• 批准号: 13750729
• 负责人: 礒田 隆聡
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Kitakyushu
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750729/
• 关键词: マイクロリアクター; 燃料電池; 水素; エネルギー; マイクロシステム; マイクロ・ナノテクノロジー; システム・イン・パッケージ; MEMS; マイクロマシン

ゼロエミッション型社会の構築のためには、低環境負荷型の有機資源、ならびに太陽電池発電を駆使して発電するエネルギーを利用して、効率よく電気エネルギーを得るためのシステムを開発する必要性がある。本研究課題では、平成13年度に(1)溶融炭酸塩型(MCFC)燃料電池を数cmの長さ、直径数mmにマイクロ化した発電システムの開発に取り組んだ。ここでは、水素、あるいは一酸化炭素等のモデルガスを用いて、350℃程度の低温にて、マイクロ燃料電池セル当り約1Vの起電力を発電させることに成功した。さらに、マイクロ燃料電池の反応器の上段に、バイオマズを原料としてこれを低温部分燃焼させ、同時に触媒層にてタール等の化学成分を分解させる改質システムを連結し、マイクロ燃料電池を発電させたところ、これもモデルガスと同等の起電力で発電できることが確認できた。ここでは、マツのような常緑種、ゴマ、アワ等の油脂を含む種子、木材等、日本国内で広範囲に生息し、再生可能な植物を原料に用いた。どのようなバイオマスでも発電可能であったが、特にマツ葉のような部分燃焼しやすい形状のバイオマスが、流通式反応器の内部では転換率が高いため、マイクロ燃料電池による発電成績がよかった。このような発電装置ならびに反応器のマイクロ化が有効であることが示されたので、平成14年には、このような反応系のマイクロ化をさらに進展させるべく、(2)数cm角の微小なチップにマイクロスケールの流路を形成し、薄膜状のマイクロヒーター、及び熱電対を実装した流体用マイクロデバイスの開発を行った。ここでは扱う系を液体試料で室温程度の低温に変更したため、反応の対象が細胞やDNAのような生化学物質とし、これを極微小量変換したり、分離したり、さらにはマイクロセンサーにて分析を行う等の"Lab on a chip"の開発を中心に行った。現在種々のタイプのマイクロチップの開発に成功し、特許申請を1件するに至っている。

ゼ ロ エ ミ ッ シ ョ ン の type society construct の た め に は, low environmental duty の organic resource, な ら び に solar battery electric を 発 駆 make し て 発 electric す る エ ネ ル ギ ー を using し て, sharper rate よ く electric 気 エ ネ ル ギ ー を have る た め の シ ス テ ム を open 発 す る necessity が あ る. This research topic で は に, pp.47-53, 13 (1) melt carbon acid salt type fuel cell (MCFC) を number cm long の さ, diameter mm に マ イ ク ロ change し た 発 electric シ ス テ ム の open 発 に group take り ん だ. こ こ で は, water element, あ る い は a acidification carbon etc. の モ デ ル ガ ス を with い て, の low temperature 350 ℃ degree に て, マ イ ク ロ fuel cell セ ル り about 1 v の when electricity を 発 electric さ せ る こ と に successful し た. さ ら に, マ イ ク ロ の fuel cells against 応 の on segment に, バ イ オ マ ズ を materials と し て こ れ を part at low temperature combustion 焼 さ せ, at the same time に catalyst layer に て タ ー ル を の chemical composition such as decomposition さ せ る modification シ ス テ ム を link し, マ イ ク ロ fuel cell を 発 electric さ せ た と こ ろ, こ れ も モ デ ル ガ ス と equal の up power で 発 electric で き る こ と が Confirm で で た た. こ こ で は, マ ツ の よ う な evergreen, ゴ マ, ア ワ の grease を む seeds, such as wood, such as domestic で hiroo van 囲 に interest-bearing し, regeneration may な plant を に raw material use い た. ど の よ う な バ イ オ マ ス で も 発 electricity may で あ っ た が, に マ ツ leaf の よ う な partial combustion 焼 し や す い shape の バ イ オ マ ス が, circulation type anti 応 の internal で は planning change rate high が い た め, マ イ ク ロ fuel cell に よ る 発 electric performance が よ か っ た. こ の よ う な 発 electric device な ら び に anti 応 apparatus の マ イ ク ロ change が have sharper で あ る こ と が shown さ れ た の で, pp.47-53 14 years に は, こ の よ う な anti 応 is の マ イ ク ロ change を さ ら に progress さ せ る べ く, (2) cm Angle の tiny な チ ッ プ に マ イ ク ロ ス ケ ー ル の flow を formed し, film の マ イ ク ロ ヒ ー タ ー and び thermoelectric For the を actual filling of the た fluid, use the った <s:1> ロデバ ロデバ ス ス to develop the を line った. こ こ で は Cha う department を liquid sample で room temperature degree の cryogenic に - more し た た め, anti 応 の like が seaborne cells や DNA の よ う な biochemical substance と し, こ れ を tiny amount of variations in し た り, separating し た り, さ ら に は マ イ ク ロ セ ン サ ー に て analysis line を う の "Lab on a chip" の 発 を center line に っ た. Now a 々 の タ イ プ の マ イ ク ロ チ ッ プ の open 発 に し success, franchise application を 1 piece す る に to っ て い る.

项目成果

礒田隆聡他6名: "マイクロリアクターチップのシステム・イン・パッケージ化による集積回路型反応デバイスの開発"平成14年電気学会全国大会予稿集. (2002)

Takasato Isoda等6人：“通过微反应器芯片的系统级封装开发集成电路反应装置”日本电气工程师学会2002年全国会议论文集（2002年）。

礒田隆聡他2名: "リフォーシングガス用中空膜型燃料電池の開発"石油学会第50回研究発表会予稿集. 50. 54-55 (2001)

Takasato Isoda 等 2 人：“用于重整气体的中空膜燃料电池的开发”日本石油学会第 50 届研究发表论文集 50. 54-55 (2001)。

礒田 隆聡: "DNAを固定化できるバイオ流体デバイスの開発と応用利用"電気学会センサマイクロマシン準部門総合研究会誌. 平成14年. 43-46 (2002)

Takasato Isoda：“能够固定 DNA 的生物流体装置的开发和应用”日本电气工程师学会杂志，传感器微机械分部综合研究组 2002 年。 43-46 (2002)。

礒田隆聡他6名: "集積型、自立型マイクロナノシステムデバイスの開発とバイオテクノロジーへの応用"化学工学会、第67回年会予稿集. 67. (2002)

Takasato Isoda 等 6 人：“集成、自支撑微纳米系统器件的开发及其在生物技术中的应用”化学工程师学会第 67 届年会论文集 67。（2002 年）。

礒田隆聡他6名: "μ-チャンネルチップをパッケージ化した電子回路デバイスの開発"エレクトロニクス実装学会第16回学術講演会予稿集. 16. (2002)

Takasato Isoda等6人：“μ通道芯片封装的电子电路器件的开发”电子封装学会第16届学术会议论文集16.（2002）。