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

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。