(57)【要約】  本発明は、陽極酸化反応を用いて、無機被膜として、多数の気孔を含む無機イオン伝導膜を製造し、これを燃料電池に適用することにより、あらゆる温度範囲において安定的に動作し、高い性能を示し、燃料の漏れなどがない燃料電池を得られる無機イオン伝導膜、燃料電池、及びこれらの製造方法に関する。本発明によれば、（ａ）金属及び前記金属と同じ材質の導線を配置し、前記金属には陽極電流を印加し、且つ、前記導線には陰極電流を印加するステップと、（ｂ）前記金属と前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属の両面の少なくとも一部に多数の気孔を含む無機被膜を成膜するステップと、を含む無機イオン伝導膜の製造方法及びこれを用いた燃料電池の製造方法が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）金属管の内部に前記金属管と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属管には陽極電流を印加するステップと、
（ｂ）前記金属管及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属管の内壁及び外壁の少なくとも一部に多数の気孔を含む無機被膜を成膜するステップと、
を含む、無機イオン伝導膜の製造方法。
【請求項２】
（ａ）金属板から所定の距離だけ離れた位置に前記金属板と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属板には陽極電流を印加するステップと、
（ｂ）前記金属板及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属板の少なくとも一方の面に多数の気孔を含む無機被膜を成膜するステップと、
を含む、無機イオン伝導膜の製造方法。
【請求項３】
前記（ｂ）ステップの後に、前記無機被膜の成膜後に残留する前記金属管または前記金属板の少なくとも一部をエッチング法を用いて除去するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の無機イオン伝導膜の製造方法。
【請求項４】
前記（ａ）ステップの前に、前記金属管または前記金属板を塩基溶液によりエッチングして前記金属管または前記金属板に存在する酸化物を除去し、且つ、弱い酸性溶液によりスマット除去して前記金属管または前記金属板に存在する不溶性物質を除去するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の無機イオン伝導膜の製造方法。
【請求項５】
前記酸性電解液は硫酸溶液である、請求項１または２に記載の無機イオン伝導膜の製造方法。
【請求項６】
無機被膜であって、多数の気孔を含む、無機イオン伝導膜。
【請求項７】
前記気孔は１０ｎｍ〜１５０μｍの直径を有する、請求項６に記載の無機イオン伝導膜。
【請求項８】
前記無機被膜の膜厚は０．１〜５００μｍである、請求項６に記載の無機イオン伝導膜。
【請求項９】
（ａ）金属管の内部に前記金属管と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属管には陽極電流を印加するステップと、
（ｂ）前記金属管及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属管の内壁及び外壁の少なくとも一部に多数の気孔を含む無機被膜を成膜することにより無機イオン伝導膜を成膜するステップと、
（ｃ）前記無機被膜の成膜後に残留している前記金属管の少なくとも一部をエッチング法を用いて除去するステップと、
（ｄ）前記無機被膜の内壁及び外壁に貴金属の触媒母液を担持して触媒層を形成するステップと、
を含む燃料電池の製造方法。
【請求項１０】
（ａ）金属板から所定の距離だけ離れた位置に前記金属板と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属板には陽極電流を印加するステップと、
（ｂ）前記金属板及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属板の少なくとも一方の面に多数の気孔を含む無機被膜を成膜することにより無機イオン伝導膜を成膜するステップと、
（ｃ）前記無機被膜の成膜後に残留している前記金属板の少なくとも一部をエッチング法を用いて除去するステップと、
（ｄ）前記無機被膜の両面に貴金属の触媒母液を担持して触媒層を形成するステップと、
を含む燃料電池の製造方法。
【請求項１１】
（ｅ）前記触媒層にスルホン基を含む有機溶液を接触させて、水素イオンを伝導させるスルホン基を前記無機被膜の気孔に定着させるステップをさらに含む、請求項９または１０に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１２】
前記（ｅ）ステップの後に、前記無機被膜の内部または一方の面を水素または炭化水素に露出させ、前記無機被膜の外部または他方の面を空気または酸素に露出させるステップを含む、請求項１１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１３】
前記（ｄ）ステップは、前記無機被膜の内壁には白金及びルテニウムの混合物触媒溶液を担持し、且つ、前記無機被膜の外壁には白金溶液を担持するステップを含む、請求項９に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１４】
前記（ｄ）ステップは、前記無機被膜の両面のうち一方の面には白金及びルテニウムの混合物触媒溶液を担持し、且つ、前記無機被膜の両面のうち他方の面には白金溶液を担持するステップを含む、請求項１０に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１５】
無機被膜であって、多数の気孔を含む無機イオン伝導膜を含む、燃料電池。
【請求項１６】
前記無機イオン伝導膜の両面に形成され、水素解離反応に活性を有する触媒層をさらに含む、請求項１５に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無機イオン伝導膜とこれを含む燃料電池及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、陽極酸化反応を用いて無機被膜からなる無機イオン伝導膜を製造し、これを燃料電池に適用することにより、あらゆる温度範囲において安定的に動作し、高い性能を示し、燃料の漏れなどがない燃料電池を得られる無機イオン伝導膜、燃料電池、及びこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池とは、水素イオンと酸素が反応するときに発生する電流を燃料として使用する装置のことを言う。具体的に、イオン伝導膜を中心に一方の側に水素または炭化水素など燃料を加え、反対側に酸素もしくは空気を加えると、燃料側において水素が触媒により解離されて陽電子と電子に分けられるが、解離された陽電子はイオン伝導膜を通じて酸素と反応して水として生成され、発生した電子は電力として利用する装置である。
【０００３】
燃料電池は、使用する燃料と構造、作動方式などに応じて種々に分類されるが、その中で、水素燃料電池とメタノール燃料電池の場合にはイオン伝導膜として高分子材質のイオン伝導膜を使用する。
【０００４】
この種の高分子材質のイオン伝導膜の代表例がスルホン化したテトラフルオロエチレン系の高分子膜（商標名：デュポン社製のナフィオン）である。これは、スルホン化したテトラフルオロエチレンから構成された高分子バックボーンにスルホン基で終止されたペルフルオロビニールエチル基が付いている構造であり、様々な構造モデルのうちクラスター−ネットワークモデルの解釈によれば、逆転されたミセル構造のイオンクラスターが連続してフルオロカーボン格子の内部に配置されてミセル間に形成され、概ね１０×１０−１０ｍ程度の直径を有する気孔を通じてイオン伝達経路が生じることになる。
【０００５】
このため、これとほとんど同様の陽電子伝導機能を有する終止基を内部に含有する気孔は燃料電池のイオン伝導膜として使用することができるが、高分子材質のイオン伝導膜は下記の如き問題を有している。
【０００６】
まず、第一に、イオン伝導膜として高分子材質のイオン伝導膜を使用する場合、燃料電池の駆動温度が変わるに伴い膜の温度も変わるが、温度が変わると分子間結合の距離、及び変わる高分子の特性によりイオン伝導膜に形成されるイオン伝達経路の直径が変わってしまう。このような現象が発生すると、燃料電池の作動に際して水素イオンのみ伝達されず、水素、または炭化水素などの燃料も膜を介して浸透してしまうといったクロスオーバー現象が発生してしまう結果、燃料電池の内部において陰極と陽極の分極が起こり、これは、燃料電池の性能の急減につながるという問題がある。
【０００７】
第二に、燃料電池において使用するイオン伝導膜は、その特性から、圧力の変化など機械的な衝撃に強い特性を有する必要があるが、高分子材質のイオン伝導膜はこのような物理的衝撃に弱いため長時間使用する場合に性能が劣化してしまうという問題がある。
【０００８】
第三に、高分子材質のイオン伝導膜は化学物質と物理的に直接接触するが、高分子の特性から、このような接触は好ましくない化学反応を引き起こす結果、イオン伝導膜を構成する物質を劣化させる可能性が存在するという問題もある。
【０００９】
最後に、高分子材質を損傷させないために極めて制限的な作動温度範囲において燃料電池を動作させなければならないため、高温下で作動させることにより得られる種々のメリットを諦めるしかないという問題も存在する。
【００１０】
これらの理由から、燃料電池に必要なイオン伝導膜であって、高分子材質を使用することにより発生する問題点を解消可能なイオン伝導膜の開発が望まれるのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した従来の技術の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、燃料電池のイオン伝導膜を高分子材質ではない無機材質から形成することにより、温度の制限なしに高温下でも動作可能になる結果、高温下で得られる種々のメリットを得られるとともに、燃料電池の性能を極大化させるところにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、燃料電池のイオン伝導膜を無機材質から形成することにより、温度が変わっても燃料の漏れなどがない安定化した燃料電池を得るところにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、燃料電池において、燃料電池のイオン伝導膜を伸縮性のない無機イオン伝導膜から形成することにより、既存の燃料電池に見られる問題点、すなわち、伸縮性の存在による信頼性低下の問題を解消することができ、物理的衝撃に強く、その活性度が高い燃料電池を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、（ａ）金属管の内部に前記金属管と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属管には陽極電流を印加するステップと、（ｂ）前記金属管及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属管の内壁及び外壁の少なくとも一部に多数の気孔を含む無機被膜を成膜するステップと、を含む無機イオン伝導膜の製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の実施形態によれば、（ａ）金属板から所定の距離だけ離れた位置に前記金属板と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属板には陽極電流を印加するステップと、（ｂ）前記金属板及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属板の少なくとも一方の面に多数の気孔を含む無機被膜を成膜するステップと、を含む無機イオン伝導膜の製造方法が提供される。
【００１６】
さらに、前記（ｂ）ステップの後には、前記無機被膜の成膜後に残留する前記金属管または前記金属板の少なくとも一部をエッチング法を用いて除去するステップをさらに含んでいてもよい。
【００１７】
さらに、前記（ａ）ステップの前には、前記金属管または前記金属板を塩基溶液によりエッチングして前記金属管または前記金属板に存在する酸化物を除去し、且つ、弱酸性溶液によりスマット除去して前記金属管または前記金属板に存在する不溶性物質を除去するステップをさらに含んでいてもよい。
【００１８】
さらに、前記酸性電解液は硫酸溶液であってもよい。
【００１９】
本発明の他の実施形態によれば、無機被膜であって、多数の気孔を含む無機イオン伝導膜が提供される。
【００２０】
また、前記気孔は１０ｎｍ〜１５０μｍの直径を有していてもよい。
【００２１】
さらに、前記無機被膜の膜厚は０．１〜５００μｍであってもよい。
【００２２】
本発明のさらに他の実施形態によれば、（ａ）金属管の内部に前記金属管と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属管には陽極電流を印加するステップと、（ｂ）前記金属管及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属管の内壁及び外壁の少なくとも一部に多数の気孔を含む無機被膜を成膜することにより無機イオン伝導膜を成膜するステップと、（ｃ）前記無機被膜の成膜後に残留している前記金属管の少なくとも一部をエッチング法を用いて除去するステップと、（ｄ）前記無機被膜の内壁及び外壁に貴金属の触媒母液を担持して触媒層を形成するステップと、を含む燃料電池の製造方法が提供される。
【００２３】
本発明のさらに他の実施形態によれば、（ａ）金属板から所定の距離だけ離れた位置に前記金属板と同じ材質の導線を配置して陰極電流を印加し、且つ、前記金属板には陽極電流を印加するステップと、（ｂ）前記金属板及び前記導線に電解液を加えて、前記陽極電流が印加された前記金属板の少なくとも一方の面に多数の気孔を含む無機被膜を成膜することにより無機イオン伝導膜を成膜するステップと、（ｃ）前記無機被膜の成膜後に残留している前記金属板の少なくとも一部をエッチング法を用いて除去するステップと、（ｄ）前記無機被膜の両面に貴金属の触媒母液を担持して触媒層を形成するステップと、を含む燃料電池の製造方法が提供される。
【００２４】
また、前記燃料電池の製造方法は、（ｅ）前記触媒層にスルホン基を含む有機溶液を接触させて、水素イオンを伝導させるスルホン基を前記無機被膜の気孔に定着させるステップをさらに含んでいてもよい。
【００２５】
さらに、前記（ｅ）ステップの後には、前記無機被膜の内部または一方の面を水素または炭化水素に露出させ、前記無機被膜の外部または他方の面を空気または酸素に露出させるステップをさらに含んでいてもよい。
【００２６】
さらに、前記（ｄ）ステップは、前記無機被膜の内壁には白金及びルテニウムの混合物触媒溶液を担持させ、且つ、前記無機被膜の外壁には白金溶液を担持させるステップを含んでいてもよい。
【００２７】
さらに、前記（ｄ）ステップは、前記無機被膜の両面のうち一方の面には白金及びルテニウムの混合物触媒溶液を担持させ、且つ、前記無機被膜の両面のうち他方の面には白金溶液を担持させるステップを含んでいてもよい。
【００２８】
本発明のさらに他の実施形態によれば、無機被膜であって、多数の気孔を含む無機イオン伝導膜を含む、燃料電池が提供される。
【００２９】
また、前記燃料電池は、前記無機イオン伝導膜の両面に形成され、水素解離反応に活性を有する触媒層をさらに含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、燃料電池のイオン伝導膜として、高分子材質ではない無機イオン伝導膜を使用することにより、温度の制限なしに高温下でも動作可能になる結果、高温下で得られる種々のメリットを得ることができ、その性能を極大化させることができる。
【００３１】
また、本発明によれば、燃料電池のイオン伝導膜を無機イオン伝導膜から形成することにより、温度が変わってもイオン伝達経路である気孔径が変わらないため、燃料の漏れなどがない安定化した燃料電池を得ることができる。
【００３２】
さらに、燃料電池のイオン伝導膜を伸縮性のない無機イオン伝導膜から形成することにより、既存の燃料電池に見られる問題点、すなわち、伸縮性の存在による信頼性低下の問題を解消することができ、物理的衝撃に強く、その活性度が高い燃料電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による無機イオン伝導膜の製造過程を説明する工程図である。
【図２】本発明の一実施形態による無機イオン伝導膜の製造過程を説明する工程図である。
【図３】本発明の一実施形態による無機イオン伝導膜を含む燃料電池の一部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施できる特定の実施形態を例示として図示する添付図面を参照する。これらの実施形態は当業者が本発明を実施できる程度に十分に詳細に説明する。本発明の様々な実施形態は異なるものの、互いに排他的である必要はないことが理解さるべきである。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は一実施形態と関連して本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲内において他の実施形態として実現可能である。なお、それぞれの開示された実施形態内の個別的な構成要素の位置または配置は本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲内において変更可能であることが理解さるべきである。よって、後述する詳細な説明は限定的な意味として取られるものではなく、本発明の範囲は、適切に説明される限り、その請求項が主張することと均等なあらゆる範囲と併せて請求項のみによって限定される。図中、類似の参照符号は種々の側面に亘って同一または類似の機能を指し示す。
【００３５】
以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を持った者が本発明を容易に実施しうるようにするために、本発明の好適な実施形態について添付図面に基づいて詳述する。
【００３６】
本発明の実施形態に関する説明に先立って、本発明の説明のために必要な陽極酸化について簡単に紹介する。
（陽極酸化）
【００３７】
陽極酸化とは、陽極反応時に起こる酸化現象のことであり、これを利用すると、電解反応を用いて金属表面に形成される酸化物や窒化物の被膜を成長させる工程を行うことができる。
【００３８】
このような陽極酸化に際しては、金属表面の微視的な形態変化、または結晶構造の変化が起こりうるが、陽極酸化の一例を説明すると、下記の通りである。
【００３９】
酸性電解液を通じて直流電流を流すと、陰極金属では水素が発生し、陽極金属（アルミニウム（Ａｌ）合金、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニオビウム（Ｎｂ）などの金属）では酸素が形成されるが、形成された酸素は陽極金属と反応しながら金属酸化物被膜を成膜する。この過程において、酸性電解液は生成された酸化物被膜を微細に溶解させるが、このとき、溶解速度と前記酸化物被膜の形成速度との間にバランスが取られると、前記陽極金属の表面に１０〜１５０ｎｍの直径を有する均一な気孔が形成される。
【００４０】
このような気孔が形成されると、酸性電解液と電流が酸化物被膜の下部に存在する金属基質と接触することが可能になり、その結果、自発的な金属の酸化反応により成膜される酸化物被膜よりも遥かに厚い被膜が成膜可能になる。
【００４１】
このような過程を経て成膜される被膜は、その工程条件に応じて種々の物性を有するが、低い濃度の電解液と高い電流または高い電圧を利用するほど厚い被膜が成膜されることになる。
【００４２】
このようにして成膜される酸化物被膜は０．５〜１５０μｍの範囲において様々な膜厚を有する。一方、このような酸化物被膜は耐腐食性と耐摩擦性が高く、且つ、表面に規則的な細孔が形成されているため、染料など溶液が浸透可能であり、様々な用途に使用可能である。
【００４３】
現在、最も広く知られている陽極酸化工程規格はＭＩＬ−Ａ−８６２５規格であり、これによれば、陽極酸化工程は３種類のアルミニウム陽極酸化工程に分類される。これらの３種類の方式はそれぞれ陽極酸化工程、硫酸陽極酸化工程及び硫酸硬質陽極酸化工程であり、各工程により成膜される被膜の物理的、化学的な特性は異なる。
（無機イオン伝導膜）
【００４４】
以下、本発明の一実施形態によるイオン伝導膜であって、上述した陽極酸化工程を用いて製造される燃料電池用無機イオン伝導膜について説明する。
【００４５】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態による無機イオン伝導膜の製造過程について説明する。
【００４６】
本発明による無機イオン伝導膜は伝導性金属を用いて製造される。伝導性金属は、本発明の無機イオン伝導膜の基礎物質として利用可能であるが、以下では、説明の便宜のために伝導性金属がアルミニウムであるとして説明を進める。
【００４７】
まず、中空の円柱状のアルミニウム管１１０を用意し、用意されたアルミニウム管の内部と外部を脱脂する。脱脂方法としては通常の方法を利用することができ、一例として、酸溶液を用いた脱脂法が利用可能である。
【００４８】
その後、脱脂したアルミニウム管１１０をエッチングしてアルミニウムに含有されている金属酸化物を除去する。このために、前記エッチングの方法としては、アルミニウム管１１０を塩基性溶液に露出させる塩基エッチング法が利用可能である。一方、前記アルミニウム管１１０を弱い酸性溶液によりスマット除去して不溶性物質も除去する。
【００４９】
このようにして、酸化物及び不溶性物質などが除去されたアルミニウム管１１０が得られると、アルミニウム管１１０の中心にはアルミニウム線１３０またはアルミニウム鉄糸を配置して陰極電流を印加し、且つ、アルミニウム管１１０には陽極電流を印加して、上述した陽極酸化反応が起こるようにする。
【００５０】
図面には、アルミニウムが管１１０状を呈し、その内部に陰極電流が印加されるアルミニウム線１３０が配置されると示してあるが、本発明はこれに制限されるものではなく、アルミニウムが板状を呈していてもよい。すなわち、アルミニウム板に陽極電流が印加され、且つ、アルミニウム板から所定の距離だけ離れて配置されるアルミニウム線に陰極電流が印加されてもよい。
【００５１】
陽極酸化反応のために、アルミニウム管１１０の内部に酸性電解液を循環させる。酸性電解液としては、低温の硫酸溶液を使用することが好ましい。
【００５２】
このようにして酸性電解液を循環させると、陰極電流が印加されたアルミニウム線１３０の周りには水素が発生し、且つ、陽極電流が印加されたアルミニウム管１１０には酸素が発生するが、このような酸素が前記アルミニウム管１１０と反応することによりアルミニウム管の内壁には酸化アルミニウムとしてのアルミナが徐々に積み重ねられ、これはアルミナ被膜として成膜される。
【００５３】
このとき、上述した陽極酸化の原理でのように、酸性電解液が前記アルミナ被膜を微細に溶解させるが、これらの溶解速度とアルミナ被膜の成長速度との間にバランスが取られると、アルミナ被膜に気孔が形成可能になる。これらの気孔は１０〜１５０μｍの直径を有する均一な気孔であってもよい。
【００５４】
このような過程、すなわち、陽極酸化の原理により均一な気孔が形成された厚いアルミナ被膜がアルミニウム管１１０の内壁に成膜される。被膜の膜厚は、上述したように、約０．１〜５００μｍであってもよい。
【００５５】
満足のいく膜厚のアルミナ被膜が得られると、残留しているアルミニウム管１１０を除去する。アルミニウム管１１０の除去はエッチング法により行っても良い。
【００５６】
一方、成膜されたアルミナ被膜の機械的強度を維持するように機能させるとともに、集電体として使用するために、一部のアルミニウム管１１０は残留しておいてもよい。
【００５７】
このようにして、多孔質のアルミニウム被膜、すなわち、無機イオン伝導膜が成膜される。
【００５８】
このようにして成膜された多孔質の無機膜は、従来の技術のように、排ガスの浄化など気体反応に利用されてもよく、太陽電池での光吸収層または電子受容体として利用されてもよい。
【００５９】
太陽電池は、吸収された太陽光が太陽電池に含まれる電子受容層（ｐ型層）に達することにより発生する自由電子がｎ型層に向かって引き寄せられることにより電気エネルギーが発生するような方式により動作する。このため、太陽電池の効率を高められる代表的な方法としては、太陽電池に入射する光の吸収率を高める方法と、吸収された太陽光を用いて多量の自由電子を発生する方法とがある。
【００６０】
本発明による多孔質の無機膜を太陽電池に適用すると、光吸収率を高められると共に、自由電子の発生が促されて電池効率を高めることができる。
【００６１】
すなわち、多孔性により入射する光の乱反射が促され、これにより、太陽光の吸収率が高められる。なお、無機膜の基礎物質として高い光感性を有する物質を採用すれば、太陽光の吸収による自由電子の発生が促されて電池効率の向上に寄与することになる。
【００６２】
このため、本発明の一実施形態による無機膜を太陽電池に適用すると、太陽光の吸収率を高めるための別途の構成要素などを不要にしながらも光吸収率及び電池効率の向上を図ることが可能になる。
（無機イオン伝導膜を用いた燃料電池）
【００６３】
以下、図３に基づき、上述した方法により得られた無機イオン伝導膜を用いて燃料電池を製造する方法について説明する。
【００６４】
まず、前記アルミナ被膜からなる無機イオン伝導膜２１０の内壁及び外壁に水素解離反応に活性を有している貴金属の触媒母液を担持して触媒層２３０を形成する。このとき、無機イオン伝導膜２１０の内壁には白金及びルテニウムの混合物溶液などの触媒母液を担持させ、且つ、外壁には白金溶液などの触媒母液を担持させる。
【００６５】
本発明の他の実施形態として、アルミニウム管の代わりにアルミニウム板を利用する場合、すなわち、アルミナ被膜が板状に成膜される場合には、無機イオン伝導膜の両面に貴金属の触媒母液を担持させることにより触媒層を形成することができる。
【００６６】
その後、これを空気流れ下で４５０℃で１２時間かけて焼成させて結晶構造を成長させる。
【００６７】
触媒層２３０を形成した後には、触媒層２３０にスルホン基を含む有機溶液を接触させる。これは、アルミナ被膜としての無機イオン伝導膜２１０の内部気孔に水素イオンを伝導させるスルホン基を定着させるためである。
【００６８】
最後に、無機イオン伝導膜２１０及び触媒層２３０を含む構造体２００の外壁に陽極端子を形成し、且つ、内壁に陰極端子を形成した後、内部には水素またはメタノールなどの炭化水素を通過させ、外部は空気または酸素に露出させて燃料電池を完成する。
【００６９】
このようにして製造された燃料電池は、高分子材質ではない無機イオン伝導膜を使用することにより、温度の制限なしに高温下でも動作させることができ、これにより、高温下で得られる種々の利点を得ることができ、その性能を極大化させることができる。
【００７０】
さらに、温度が変わってもイオン伝達経路である気孔径が変わらないため、燃料の漏れなどがない安定化した燃料電池を得ることができる。
【００７１】
一方、高分子材質ではない無機イオン伝導膜を利用することから、物理的衝撃に強く、その活性度が高い燃料電池を得ることもできる。
【００７２】
以上、本発明が具体的な構成要素などの特定事項と限定された実施形態及び図面により説明されたが、これは本発明の一層全般的な理解への一助となるために提供されたものに過ぎず、本発明が上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を持った者であれば誰でもこのような記載から種々の修正及び変形を加えることができる。
【００７３】
よって、本発明の思想は上述した実施形態に制限されて定まるべきものではなく、特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等にまたは等価的に変形されたあらゆる等価物は本発明の思想の範疇に属すると言えるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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