(57)【要約】【課題】微細加工が可能で、ポータブル電源として利用可能な小型、軽量の燃料電池を実現する電気化学装置及びその基体製造方法を提供する。【解決手段】単セル本体１０は、主成分がシリコンの基体、すなわちシリコン基板１１である。このシリコン基板１１両面には反応原料導入用の溝１２１，１２２が設けられている。反応原料としては、燃料電池なら例えば溝１２１には水素が、溝１２２には酸素（空気）が導入される。また、改質器であれば、例えば溝１２１にはメタンを主成分としたガスが、溝１２２には水蒸気が導入される。これらの溝１２１，１２２内相互に貫通孔１３が設けられている。この貫通孔１３が化学反応部１４となる。燃料電池なら電解質が設けられる。燃料電池なら化学反応部１４にそれぞれ繋がる配線パターンが設けられる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分がシリコンの基体と、
前記基体の単セルにおけるシリコン基板両面に設けられた反応原料導入用の溝と、
前記溝内に相互に設けられた前記シリコン基板の貫通孔と、
前記貫通孔に設けられた化学反応部と、
を具備したことを特徴とする電気化学装置。
【請求項２】
主成分がシリコンの基体と、
前記基体の単セルにおけるシリコン基板両面に設けられた反応原料導入用の溝と、
前記溝内に相互に設けられた前記シリコン基板の貫通孔と、
前記貫通孔に設けられた電極及び電解質と、
前記基体に形成された配線パターンと、
を具備したことを特徴とする電気化学装置。
【請求項３】
シリコン基板と、
前記シリコン基板両面に設けられた反応原料導入用の溝と、
単セルを構成する少なくとも前記シリコン基板２つ及びこれに挟まれる化学反応部と、
を具備したことを特徴とする電気化学装置。
【請求項４】
前記単セルを複数接続するため前記シリコン基板の所定箇所に位置決め用の形状が付加されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか一つに記載の電気化学装置。
【請求項５】
前記配線パターン中に少なくとも外部電源と接続される抵抗体が設けられていることを特徴とする請求項２〜４いずれか一つに記載の電気化学装置。
【請求項６】
前記シリコン基板に温度センサが設けられていることを特徴とする請求項１〜５いずれか一つに記載の電気化学装置。
【請求項７】
前記シリコン基板に自動温度制御のための回路部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５いずれか一つに記載の電気化学装置。
【請求項８】
シリコン基板の一方面に第１の溝を所定数本形成する工程と、
少なくとも前記溝内に埋め込むように前記シリコン基板の一方面に保護部材を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方面において前記第１の溝と重なる領域を有するような第２の溝を所定数本形成する工程と、
前記シリコン基板の他方面において前記第２の溝に前記第１の溝と繋がる複数の貫通孔を形成する工程と、
前記保護部材を除去する工程と、
を具備したことを特徴とする電気化学装置の基体製造方法。
【請求項９】
シリコン基板の一方面に第１の溝を所定数本形成する工程と、
前記第１の溝内において所定箇所に所定深さの開口部を複数形成する工程と、
少なくとも前記開口部及び第１の溝内に埋め込むように前記シリコン基板の一方面に保護部材を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方面において前記第１の溝の各開口部と繋がる貫通孔を有する第２の溝を所定数本形成する工程と、
前記保護部材を除去する工程と、
を具備したことを特徴とする電気化学装置の基体製造方法。
【請求項１０】
シリコン基板の一方面に第１の溝を所定数本形成する工程と、
少なくとも前記溝内に埋め込むように前記シリコン基板の一方面に保護部材を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方面において前記第１の溝と重なる領域を有するような第２の溝を所定数本形成する工程と、
前記保護部材を除去する工程と、
を具備したことを特徴とする電気化学装置の基体製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン基板または前記第１、第２の溝内において、少なくとも回路配線を設ける工程をさらに具備することを特徴とする請求項８〜９いずれか一つに記載の電気化学装置の基体製造方法。
【請求項１２】
前記シリコン基板において、所定箇所に嵌合に有用な位置決め用の形状を設ける工程をさらに具備することを特徴とする請求項８〜９いずれか一つに記載の電気化学装置の基体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電効率が高く環境負荷が少ない燃料電池に係り、特に小型で軽量化が要求される電気化学装置及びその基体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水素と酸素の持つ化学エネルギーを電気化学反応により直接電気エネルギーと熱エネルギーに変換する。このため、発電効率が高く、反応生成物は水で、地球環境下でクリーンな発電システムとなり得ることが知られている。従来、燃料電池のセルとして、燃料極、空気極にそれぞれ接する各燃料電池用セパレータを有し、各極が電解質を隔てて積層される形態を有する（例えば、特許文献１参照）。この場合の、セパレータは、所定のブレンド原料品を燃料電池用セパレータ成形カナ型に充填し、所定の温度、圧力で成形するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４８８３０（第８−１０頁、図２）
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の燃料電池のセルは、セパレータのサイズ、重量が大きく、ポータブル電源の使用を考えた場合、利用困難である。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、微細加工が可能で、ポータブル電源として利用可能な小型、軽量の燃料電池を実現する電気化学装置及びその基体製造方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電気化学装置は、主成分がシリコンの基体と、前記基体の単セルにおけるシリコン基板両面に設けられた反応原料導入用の溝と、前記溝内に相互に設けられた前記シリコン基板の貫通孔と、前記貫通孔に設けられた化学反応部と、を具備したことを特徴とする。
【０００５】
上記のような本発明に係る電気化学装置によれば、主成分がシリコンの基体を有し、かつ反応原料導入用の溝及び貫通孔に設けられる化学反応部がシリコンの基体において配備されている。これにより、微細加工可能で小型、軽量化に適した燃料電池となり得る。また、所定燃料を燃料電池本体に供給するための、燃料改質装置の改質器に関しても上記電気化学装置の構造体を適用することができる。必要に応じてシリコンの基体表面に金属や絶縁物、その他保護部材等が被覆される形態も考えられる。
【０００６】
本発明に係るより好ましい電気化学装置は、主成分がシリコンの基体と、前記基体の単セルにおけるシリコン基板両面に設けられた反応原料導入用の溝と、前記溝内に相互に設けられた前記シリコン基板の貫通孔と、前記貫通孔に設けられた電解質と、前記基体に形成された配線パターンと、を具備したことを特徴とする。
【０００７】
上記のような本発明に係る電気化学装置によれば、主成分がシリコンの基体を有し、かつ反応原料導入用の溝及び貫通孔に設けられる電解質、配線パターンがシリコンの基体において配備されている。これにより、微細加工可能で小型、軽量化に適した燃料電池となり得る。必要に応じてシリコンの基体表面に絶縁物、その他保護部材等が被覆される形態も考えられる。
【０００８】
また、本発明の電気化学装置は、シリコン基板と、前記シリコン基板両面に設けられた反応原料導入用の溝と、単セルを構成する少なくとも前記シリコン基板２つ及びこれに挟まれる化学反応部と、を具備したことを特徴とする。
上記のような本発明に係る電気化学装置によれば、シリコン基板の加工技術は半導体プロセスで微細化が容易である。小型、軽量化に適する。
【０００９】
なお、上記したそれぞれ本発明に係る電気化学装置は次のようないずれかの構成を含むことが実用化に有用であり好ましい。
前記単セルを複数接続するため前記シリコン基板の所定箇所に位置決め用の形状が付加されていることを特徴とする。
前記配線パターン中に少なくとも外部電源と接続される抵抗体が設けられていることを特徴とする。
前記シリコン基板に温度センサが設けられていることを特徴とする。
前記シリコン基板に自動温度制御のための回路部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電気化学装置の基体製造方法は、シリコン基板の一方面に第１の溝を所定数本形成する工程と、少なくとも前記溝内に埋め込むように前記シリコン基板の一方面に保護部材を形成する工程と、前記シリコン基板の他方面において前記第１の溝と重なる領域を有するような第２の溝を所定数本形成する工程と、前記シリコン基板の他方面において前記第２の溝に前記第１の溝と繋がる複数の貫通孔を形成する工程と、前記保護部材を除去する工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電気化学装置の基体製造方法は、シリコン基板の一方面に第１の溝を所定数本形成する工程と、前記第１の溝内において所定箇所に所定深さの開口部を複数形成する工程と、少なくとも前記開口部及び第１の溝内に埋め込むように前記シリコン基板の一方面に保護部材を形成する工程と、前記シリコン基板の他方面において前記第１の溝の各開口部と繋がる貫通孔を有する第２の溝を所定数本形成する工程と、前記保護部材を除去する工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る電気化学装置の基体製造方法は、シリコン基板の一方面に第１の溝を所定数本形成する工程と、少なくとも前記溝内に埋め込むように前記シリコン基板の一方面に保護部材を形成する工程と、前記シリコン基板の他方面において前記第１の溝と重なる領域を有するような第２の溝を所定数本形成する工程と、前記保護部材を除去する工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１３】
上記それぞれの本発明に係る電気化学装置の基体製造方法によれば、シリコン基板への溝、貫通孔等の微細加工は、半導体製造プロセスで実現可能である。必要に応じてシリコン基板へ不純物を導入することも考えられる。必要に応じてシリコンの基体表面に金属や絶縁物、その他保護部材等を被覆する工程を付加してもよい。
【００１４】
なお、上記それぞれの本発明に係る電気化学装置の基体製造方法において、次のような工程を付加することが実用化に有用である。
前記シリコン基板または前記第１、第２の溝内において、少なくとも回路配線を設ける工程をさらに具備することを特徴とする。
前記シリコン基板において、所定箇所に嵌合に有用な位置決め用の形状を設ける工程をさらに具備することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図である。この電気化学装置の基本構造は、燃料電池にも、また、燃料（水素）を有効に供給する改質器にも用いることが可能である。単セル本体１０は、主成分がシリコンの基体、すなわちシリコン基板１１である。このシリコン基板１１両面には反応原料導入用の溝１２１，１２２が設けられている。反応原料としては、燃料電池なら例えば溝１２１には水素が、溝１２２には空気（酸素）が導入される。また、改質器であれば、例えば溝１２１にはメタンを主成分としたガスが、溝１２２には水蒸気が導入される。これらの溝１２１，１２２内相互に貫通孔１３が設けられている。この貫通孔１３が化学反応部１４となる。燃料電池ならアノード・カソード間に電解質が設けられる。燃料電池なら化学反応部１４におけるアノード、カソードそれぞれに繋がる配線パターンが設けられる。
【００１６】
上記実施形態の構成によれば、主成分がシリコンの基体、つまりシリコン基板１１である。しかもシリコン基板１１内に反応原料導入用の溝及び貫通孔に設けられ、かつ化学反応部も配備されている。半導体プロセス技術を用いれば、微細加工可能で小型、軽量化に適した燃料電池となり得る。また、所定燃料を燃料電池本体に供給するための、燃料改質装置の改質器に関しても上記電気化学装置の構造体を適用することができる。必要に応じてシリコンの基体表面に金属や絶縁物、その他保護部材等が被覆される形態も考えられる。
【００１７】
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図である。この電気化学装置は燃料電池としてその構成を説明する。図１と同様の箇所には同一の符号を付す。図２（ａ），（ｂ）において、単セル本体２０は、主成分がシリコンの基体、すなわちシリコン基板１１である。このシリコン基板１１両面には反応原料導入用の溝１２１，１２２が設けられている。反応原料としては、例えば互いに接触する溝どうしの一方側にはガスＡ、例えば水素が、互いに接触する溝どうしの他方側にはガスＢ、例えば空気（酸素）が導入される。これらの溝１２１，１２２内相互に貫通孔１３が設けられている。この貫通孔１３が化学反応部２１となり、アノード・カソード２１１，２１２間に電解質２１３が設けられている。アノード・カソード２１１，２１２はガスを通す電極であり、例えば、黒鉛、カーボン、有機導電膜等を含んでの構成が考えられる。電解質２１３は、燃料電池が固体高分子型（ＰＥＦＣ）であれば高分子膜、燐酸型（ＰＡＦＣ）であれば燐酸が考えられる。配線パターン２２はアノード、カソードそれぞれに繋がるように設けられている。配線パターン２２は例えば溝１２１，１２２内を含んで引き回され、保護膜２３で保護されている（図２（ｂ））。各セル（２０）は気密性を保ちつつ直列に接続されている。各溝１２１，１２２において、互い違いの方向で溝が合わせられる。各セルのアライメントのために、各基板に位置決め用の形状２４が付加されており、嵌合う構成となっている。
【００１８】
上述のように、互いに接触する溝どうしの一方側にはガスＡ、例えば水素が、互いに接触する溝どうしの他方側にはガスＢ、例えば空気（酸素）が導入される場合、空気については通常使用環境下では事実上無尽蔵にあるので、未反応の酸素が含まれている状態で排出されてもかまわない。従って、反応生成物である水（水蒸気）はガスＢの導入溝を通して空気と共に排出されるようにする。
【００１９】
上記実施形態の構成によれば、反応原料導入用の溝１２１，１２２及び貫通孔に設けられる電解質がシリコンの基体（１１）において配備されている。半導体プロセス技術を用いれば、微細加工可能で小型、軽量化に適した燃料電池となり得る。また、コンパクトな形態が直列に接続され、発電効率も向上する。必要に応じてシリコンの基体表面に金属や絶縁物、その他保護部材等が被覆される形態を容易に構成できる。
【００２０】
図３は、本発明の第３実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図である。前記第２実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。シリコン基板１１の単セル（２０）を複数組み上げ、モジュール構造とした反応原料の初段の供給部もシリコン基板１１で溝１２３を作製し、位置決め用の形状２４により組み上げる。なお、この初段の供給部はシリコン基板に限らない。単にガスを流すだけの機能を有していれば十分なら、他の部材を利用して構成してもかまわない。例えばステンレス等の金属部材をポリイミド等の絶縁体を用いてショートすることのないよう加工して使用することもできる。
【００２１】
図４は、本発明の第４実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図である。前記第２実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。単セル（２０）、すなわちシリコン基板１１に配線回路中に抵抗体４１が構成されている。抵抗体４１は、不純物拡散層や回路配線等が考えられる。抵抗体４１は、配線回路でシリコン基板１１外に設置される二次電池と接続可能なように配備される。燃料電池等、起動時には化学反応に有用な温度まで上げなければ安定動作しない。外部の二次電池とセル本体の抵抗体４１を接続して起動時にセル温度を速やかに上昇させ、瞬時のスタートアップを実現することができる。これにより、高効率の電気化学装置が期待できる。各セル（２０）は、このような構成を伴い、前記第２実施形態または第３実施形態のように複数組上げれば、モジュール化したコンパクトな燃料電池が構成できる。
【００２２】
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図である。前記第２実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。単セル（２０）、すなわちシリコン基板１１に温度センサ５１が設けられている。安定動作のためには反応温度が重要である。温度のモニタリングが必要な領域に所定数個温度センサ５１が設けられる。かつ、自動温度制御のための回路部５２が設けられていてもよい（図５（ｂ））。回路部５２としては、温度センサ５１からの温度値をＡ／Ｄ変換したり、さらにはＣＰＵ等も構成しておくとよい。これにより、自動温度制御が期待できる。同様に回路部５２内にロードモニタリング回路、制限回路等を設けるとなおよい。このように、セルに一体化して制御回路部、制御部品の配備も期待できる。もちろん、この第４実施形態に前記第３実施形態に係る構成を付加してもよい。各セル（２０）は、上述のような構成を伴い、前記第２実施形態、第３実施形態のように複数組上げれば、高性能のワンパッケージ化、モジュール化したコンパクトな燃料電池が構成できる。
【００２３】
図６は、本発明の第６実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図である。例えば燃料電池としての単セル３０は、シリコン基板３１１，３１２及びこれに挟まれる化学反応部３３を備えている。シリコン基板３１１または３１２において、両面には反応原料導入用の溝３２１，３２２が設けられている。例えば溝３２１にはガスＡ、例えば水素が、溝３２２にはガスＢ、例えば空気（酸素）が導入される。ここでは、化学反応部３３は、アノード・カソード各電極に挟まれた電解質を有する。各セル３０は直列に接続されている。シリコン基板３１１，３１２は、各溝３２１，３２２において、互い違いの方向で溝が合わせられる。各セルのアライメントのために、各基板に位置決め用の形状３４が付加されており、嵌合う構成となっている。モジュール構造とした反応原料の初段の供給部もシリコン基板３１で溝３２３を作製し、位置決め用の形状３４により組み上げる。モジュール構造とした反応原料の初段の供給部もシリコン基板１１で溝１２３を作製し、位置決め用の形状２４により組み上げる。なお、この初段の供給部はシリコン基板に限らない。単にガスを流すだけの機能を有していれば十分なら、他の部材を利用して構成してもかまわない。例えばステンレス等の金属部材をポリイミド等の絶縁体を用いてショートすることのないよう加工して使用することもできる。
【００２４】
シリコン基板３１１，３１２は主成分がシリコンの基体、すなわちシリコン基板である。従って、上述したように、半導体プロセス技術を用いれば、微細加工が可能であり、小型、軽量化に適し、コンパクトなモジュール構成が達成できる。また、各セル３０は、前記第４実施形態で説明したような二次電池と繋げる抵抗体、前記第５実施形態で説明したような温度センサ、さらには制御回路部や制御部品を準備してもよい。
【００２５】
図７、図８は、それぞれ本発明の第７実施形態に係る電気化学装置の基体の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。
図７に示すように、シリコン基板７０において、その一方面に溝７２１を所定数本形成する。溝７２１の形成は、セル本体の大きさによって様々考えられる。例えば、リソグラフィ技術を用いるエッチングやブレードによる切削技術で達成可能である。次に、溝７２１内に埋め込むように保護部材７４を形成する。保護部材７４はＣＶＤ（化学気相成長）法やスピン塗布等の塗布法、保護シート材塗布または貼り付けなどが考えられる。その後、平坦性が好ましくなければ平坦化される。
次に、図８に示すように、シリコン基板７０の他方面側を処理対象として、溝７２２を上記と同様に所定数本形成する。溝７２１と７２２はほぼ同じ深さを有することが望ましい。溝７２２は、上記溝７２１と重なる領域を有するように、ここでは立体交差するように形成する。次に、この溝７２２に対して溝７２１と繋がる複数の貫通孔７３を形成する。貫通孔７３の形成は、リソグラフィ技術を経て図示しない所定のマスクパターンを形成後、ドライエッチングするなどして形成する。その際、保護部材７４はストッパーとして有効に働くことが望ましい。その他物理的な方法による貫通孔７３の形成も考えられる。
【００２６】
その後、保護部材７４を除去し、シリコン基板による電気化学装置の基体ができる。その後、要所において新たに保護材、レジスト部材、マスク部材等の形成を伴い、シリコン基板７０に対するセルとして機能させる必要な処理を実施する。すなわち、シリコン基板７０において、配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等の構成、貫通孔７３に対する化学反応部としての機能付与等である。貫通孔７３に対する化学反応部については、例えば燃料電池なら配線パターンと接続されるようにユニット化したもの差し込むような方法が考えられる。なお、セル接続時に機能する位置決め用の形状を形成する場合は、リソグラフィ技術を利用してもよいし、シリコン基板を単セルとして切り出してから研磨、切削技術を用いて付与してもよい。
【００２７】
また、図７において、溝７２１を形成する前、または、保護部材７４を形成する前に、基板への処理、すなわち配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等構成を、一部、または全部行うようにしてもよい。また、図８において、溝７２２を形成する前、あるいは後、または貫通孔７３形成後において、基板への処理、すなわち配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等構成を、一部、または全部行うようにしてもよい。
【００２８】
図９、図１０は、それぞれ本発明の第８実施形態に係る電気化学装置の基体の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。上記第７実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。
図９に示すように、シリコン基板７０において、その一方面に溝７２１を所定数本形成する。溝７２１の形成は、前述したようにセル本体の大きさによって様々考えられる。次に、溝７２１内において、所定箇所に所定深さの開口部８３を複数形成する。開口部８３の形成は、リソグラフィ技術を経て図示しない所定のマスクパターンを形成後、ドライエッチングするなどして形成する。開口部８３は後に貫通孔７３となり、化学反応部としての機能を付与させるための相応の深さが必要である。次に、開口部８３及び溝７２１内を埋め込むように保護部材７４を形成する。保護部材７４は前述したように様々考えられる。その後、平坦性が好ましくなければ平坦化される。
次に、図１０に示すように、シリコン基板７０の他方面側を処理対象として、溝７２２を上記と同様に所定数本形成する。溝７２１と７２２はほぼ同じ深さを有することが望ましい。溝７２２は、上記溝７２１の各開口部８３に到達する深さで形成する。保護部材７４はストッパーとして有効に働くことが望ましい。溝７２２は溝７２１と立体交差の形態をとる。
【００２９】
その後、前記第７実施形態と同様に、保護部材７４を除去し、シリコン基板による電気化学装置の基体ができる。その後、要所において新たに保護材、レジスト部材、マスク部材等の形成を伴い、シリコン基板７０に対するセルとして機能させる必要な処理を実施する。すなわち、シリコン基板７０において、配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等の構成、貫通孔７３に対する化学反応部としての機能付与等である。貫通孔７３に対する化学反応部については、例えば燃料電池なら配線パターンと接続されるようにユニット化したもの差し込むような方法が考えられる。なお、セル接続時に機能する位置決め用の形状を形成する場合は、シリコン基板を単セルとして切り出してから研磨、切削技術を用いて付与すればよい。
【００３０】
また、図９において、溝７２１を形成する前または後、あるいは、保護部材７４を形成する前に、基板への処理、すなわち配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等構成を、一部、または全部行うようにしてもよい。また、図１０において、溝７２２を形成する前、あるいは後において、基板への処理、すなわち配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等構成を、一部、または全部行うようにしてもよい。
【００３１】
図１１、図１２は、それぞれ本発明の第９実施形態に係る電気化学装置の基体の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。
図１１に示すように、シリコン基板８０において、その一方面に溝８２１を所定数本形成する。溝８２１の形成は、セル本体の大きさによって様々考えられる。例えば、リソグラフィ技術を用いるエッチングやブレードによる切削技術で達成可能である。次に、溝８２１内に埋め込むように保護部材８４を形成する。保護部材８４はＣＶＤ（化学気相成長）法やスピン塗布等の塗布法、保護シート材塗布または貼り付けなどが考えられる。その後、平坦性が好ましくなければ平坦化される。
次に、図１２に示すように、シリコン基板８０の他方面側を処理対象として、溝８２２を上記と同様に所定数本形成する。溝８２２は、上記溝８２１と重なる領域を有するように、ここでは立体交差するように形成する。溝８２１，８２２はほぼ同じ深さを有することが望ましい。
【００３２】
その後、保護部材８４を除去し、シリコン基板による電気化学装置の基体ができる。その後、要所において新たに保護材、レジスト部材、マスク部材等の形成を伴い、シリコン基板８０に対するセルの一部として機能させる必要な処理を実施する。すなわち、シリコン基板８０において、配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等の構成である。なお、セル接続時に機能する位置決め用の形状を形成する場合は、シリコン基板を単セルとして切り出してから研磨、切削技術を用いて付与すればよい。
【００３３】
また、図１１において、溝８２１を形成する前、または、保護部材８４を形成する前に、基板への処理、すなわち配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等構成を、一部、または全部行うようにしてもよい。また、図１２において、溝８２２を形成する前、または後において、基板への処理、すなわち配線パターンの形成、絶縁膜保護、回路素子、集積回路等構成を、一部、または全部行うようにしてもよい。
【００３４】
上記各実施形態の方法によれば、シリコン基板への溝、貫通孔等の微細加工は、半導体製造プロセスで実現可能である。必要に応じてシリコン基板へ不純物を導入することも考えられる。必要に応じてシリコンの基体表面に金属や絶縁物、その他保護部材等を被覆する工程を付加することは容易である。これにより、微細加工可能で小型、軽量化に適した燃料電池となり得る。また、所定燃料を燃料電池本体に供給するための、燃料改質装置の改質器に関しても上記電気化学装置の構造体を適用することができる。
【００３５】
以上説明したように本発明によれば、主成分がシリコンの基体を有し、かつ反応原料導入用の溝及び貫通孔に設けられる化学反応部がシリコンの基体において配備されている。これにより、微細加工可能で小型、軽量化に適した燃料電池となり得る。また、貫通孔が設けられていない構成でもシリコン基板によるセルは微細加工できる点で有用である。モジュール構造とした場合、反応原料の初段の供給部材はシリコンに限らず、溝を作製して組み上げることもできる。また、所定燃料を燃料電池本体に供給するための、燃料改質装置の改質器に関しても上記電気化学装置の構造体を適用することができる。必要に応じてシリコンの基体表面に金属や絶縁物、その他保護部材等が被覆される形態も考えられる。この結果、微細加工が可能で、ポータブル電源として利用可能な小型、軽量の燃料電池を実現する電気化学装置及びその基体製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図。
【図２】第２実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図。
【図３】第３実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図。
【図４】第４実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図。
【図５】第５実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図。
【図６】第６実施形態に係る電気化学装置の構成を示す要部の概観図。
【図７】第７実施形態で電気化学装置の基体の製造方法を示す第１図。
【図８】図７に続く第２図。
【図９】第８実施形態で電気化学装置の基体の製造方法を示す第１図。
【図１０】図９に続く第２図。
【図１１】第９実施形態で電気化学装置の基体の製造方法を示す第１図。
【図１２】図１１に続く第２図。
【符号の説明】
１０，２０，３０…単セル本体、１１，３１１，３１２，７０，８０…シリコン基板、１２１，１２２，１２３，３２１，３２２，７２１，７２２，８２１，８２２…反応原料導入用の溝、１３，７３…貫通孔、１４，２１，３３…化学反応部、２１１…アノード、２１２…カソード、２１３…電解質、２２…配線パターン、２３…保護膜、２４，３４…位置決め用の形状、４１…抵抗体、５１…温度センサ、５２…回路部、７４，８４…保護部材、８３…開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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