(57)【要約】【課題】  反応ガスを反応層に均一に供給できる、安定した出力が確保された燃料電池、この燃料電池の製造方法、並びに該燃料電池を備える電子機器及び自動車を提供する。【解決手段】  第１のガス流路が形成された第１の基板と、第１のガス流路上に形成された第１のガス拡散層と、第１のガス拡散層上に形成された第１の反応層と、第１の反応層上に形成された電解質膜と、電解質膜上に形成された第２の反応層と、第２の反応層上に形成された第２のガス拡散層と、第２のガス流路が形成された第２の基板とを備える燃料電池であって、前記第１のガス流路及び第２のガス流路の少なくとも一方は、多孔質半導体により形成されてなり、前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、吐出装置を使用する工程により得られたものであることを特徴とする燃料電池、この燃料電池の製造方法、並びに該燃料電池を備える電子機器及び自動車。【選択図】  図１
2005123122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガス流路が形成された第１の基板と、
前記第１のガス流路上に形成された第１のガス拡散層と、
前記第１のガス拡散層上に形成された第１の反応層と、
前記第１の反応層上に形成された電解質膜と、
前記電解質膜上に形成された第２の反応層と、
前記第２の反応層上に形成された第２のガス拡散層と、
第２のガス流路が形成された第２の基板と
を備える燃料電池であって、
前記第１のガス流路及び第２のガス流路の少なくとも一方は、多孔質半導体により形成されてなり、かつ前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、吐出装置を使用する工程により得られたものであることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、炭素系微粒子から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
第１のガス流路が形成された第１の基板と、
前記第１のガス流路上に形成された第１のガス拡散層と、
前記第１のガス拡散層上に形成された第１の反応層と、
前記第１の反応層上に形成された電解質膜と、
前記電解質膜上に形成された第２の反応層と、
前記第２の反応層上に形成された第２のガス拡散層と、
第２のガス流路が形成された第２の基板と
を備える燃料電池であって、
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方は、表面部分にガス流路となる多孔質半導体層が形成されてなり、前記多孔質半導体層を有する基板上に炭素系微粒子からなるガス拡散層が全面に形成されてなり、かつ前記多孔質半導体層上におけるガス拡散層が、多孔質半導体層以外の部分上のガス拡散層に比して、相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。
【請求項４】
第１のガス流路が形成された第１の基板と、
前記第１のガス流路上に形成された第１のガス拡散層と、
前記第１のガス拡散層上に形成された第１の反応層と、
前記第１の反応層上に形成された電解質膜と、
前記電解質膜上に形成された第２の反応層と、
前記第２の反応層上に形成された第２のガス拡散層と、
第２のガス流路が形成された第２の基板と
を備える燃料電池であって、
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方は、表面に、水平方向に対して、相対的に孔径の大きい多孔質半導体層（１）からなるガス流路が形成され、該ガス流路間においては、相対的に孔径の小さい多孔質半導体層（２）が形成された構造を有する基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、水平方向に対して、前記多孔質半導体層（１）上においては相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成されてなり、前記多孔質半導体層（２）上においては、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子から形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記多孔質半導体層および多孔質半導体層（１）が、ガス拡散層側における多孔質半導体の孔径が、基板内側における多孔質半導体の孔径に比して相対的に小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項７】
前記多孔質半導体層、多孔質半導体層（１）および多孔質半導体層（２）が、単結晶シリコンウェーハ表面に、陽極化成法により形成された多孔質シリコン層であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項８】
第１の基板に第１のガス流路を形成する工程と、
前記第１のガス流路上に第１のガス拡散層を形成する工程と、
前記第１のガス拡散層上に第１の反応層を形成する工程と、
前記第１の反応層上に電解質膜を形成する工程と、
前記電解質膜上に第２の反応層を形成する工程と、
前記第２の反応層上に第２のガス拡散層を形成する工程と、
第２の基板に第２のガス流路を形成する工程と
を有する燃料電池の製造方法であって、
前記第１のガス流路及び第２のガス流路の少なくとも一方を、多孔質半導体により形成し、かつ前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方を、吐出装置を用いて形成することを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項９】
前記第１のガス流路を形成する工程及び第２のガス流路を形成する工程の少なくとも一方が、単結晶シリコンウェーハの表面に、陽極化成法により多孔質シリコン層を形成するものであることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池を電力供給源として備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池を電力供給源として備えることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質シリコンなどの多孔質半導体からなるガス流路を有する燃料電池において、一定量の反応ガスを反応層に均一に供給することで、安定した出力が確保された燃料電池、及びこの燃料電池を効率よく製造する燃料電池の製造方法、並びに該燃料電池を備える電子機器及び自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解質膜と、この電解質膜の一面に配置された電極（アノード）及び電解質膜の他面に配置された電極（カソード）等から構成される燃料電池が存在する。例えば、電解質膜が固体高分子電解質膜である固体高分子電解質型燃料電池では、各電極は、通常、反応触媒が担持された炭素粒子からなる反応層と、反応層の基板側に炭素粒子からなるガス拡散層等とから形成されている。
【０００３】
燃料の水素ガスは、基板に形成されたガス流路から供給され、ガス拡散層を構成する炭素微粒子の隙間を通過して拡散され、反応層において反応して電子と水素イオンとなる。水素イオンは電解質中を通って他方の基板の反応層へ移動し、外部回路を移動してきた電子と、該他方の基板に形成されたガス流路からガス拡散層を介して供給される酸素ガスと反応して水を生成する。
【０００４】
一方、単結晶シリコンウェーハを陽極化成することにより、表面部分に多孔質シリコン層を形成する方法が知られており、この多孔質シリコン層をガス流路として用いる燃料電池が提案されている（非特許文献１）。
しかしながら、この文献記載の燃料電池は、ガス流路上のガス拡散層ではガス流路から供給される反応ガスの濃度が高く、それ以外の部分（ガス流路間）上ではガスの濃度が低くなるものである。そのため、一定の濃度の反応ガスを反応層に均一に供給することができず、燃料電池の安定した出力を確保することが困難であるという問題があった。
【０００５】
【非特許文献１】Ｍａｎｙｎａｒｄ，Ｈ．Ｌ．他：Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｔｕｎｎｅｌｓ  ｆｏｒ  Ｒｅａｃｔａｎｔ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ，Ｔｈｅ  １９７ｔｈ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｏｃｉｅｔｙ，Ａｂｓｔｒａｃｔ  Ｎｏ．６０（２０００）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、多孔質半導体からなるガス流路を有する燃料電池において、一定量の反応ガスを反応層に均一に供給することで、安定した出力が確保された燃料電池、及びこの燃料電池を効率よく製造する燃料電池の製造方法、並びに該燃料電池を備える電子機器及び自動車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、シリコンウェーハ表面部に形成された多孔質シリコン層をガス流路に用いる燃料電池において、任意の位置に所望の孔径を有する多孔質シリコン層を簡便に形成する技術（陽極化成法）と、吐出装置を用いる技術とを組み合わせることにより、多孔質シリコン層（ガス流路）上においては、相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子からガス拡散層を形成し、多孔質シリコン層が形成されていない部分（ガス流路以外の部分）上においては、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子からガス拡散層を形成すると、反応層のどの場所においても一定量の反応ガスを均一に供給できる燃料電池を効率よく製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
かくして本発明の第１によれば、第１のガス流路が形成された第１の基板と、前記第１のガス流路上に形成された第１のガス拡散層と、前記第１のガス拡散層上に形成された第１の反応層と、前記第１の反応層上に形成された電解質膜と、前記電解質膜上に形成された第２の反応層と、前記第２の反応層上に形成された第２のガス拡散層と、第２のガス流路が形成された第２の基板とを備える燃料電池であって、前記第１のガス流路及び第２のガス流路の少なくとも一方は、多孔質半導体により形成されてなり、かつ前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、吐出装置を使用する工程により得られたものであることを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００９】
本発明の燃料電池においては、前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、炭素系微粒子から形成されたものであるのが好ましい。
【００１０】
本発明の燃料電池は、前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方は、表面部分にガス流路となる多孔質半導体層が形成されてなり、前記多孔質半導体層を有する基板上に炭素系微粒子からなるガス拡散層が全面に形成されてなり、かつ前記多孔質半導体層上におけるガス拡散層が、多孔質半導体層以外の部分上のガス拡散層に比して、相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成されてなるものが好ましい。
【００１１】
本発明の燃料電池は、前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方は、表面に、水平方向に対して、相対的に孔径の大きい多孔質半導体層（１）からなるガス流路が形成され、該ガス流路間においては、相対的に孔径の小さい多孔質半導体層（２）が形成された構造を有する基板であるものが好ましく、前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、水平方向に対して、前記多孔質半導体層（１）上においては相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成されてなり、前記多孔質半導体層（２）上においては、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子から形成されてなるものがより好ましい。
【００１２】
本発明の燃料電池においては、前記多孔質半導体層および多孔質半導体層（１）が、ガス拡散層側における多孔質半導体の孔径が、基板内側における多孔質半導体の孔径に比して相対的に小さくなるように形成されているのが好ましい。
本発明の燃料電池においては、前記多孔質半導体層、多孔質半導体層（１）および多孔質半導体層（２）が、単結晶シリコンウェーハ表面に、陽極化成法により形成された多孔質シリコン層であるのが好ましい。
【００１３】
本発明の第２によれば、第１の基板に第１のガス流路を形成する工程と、前記第１のガス流路上に第１のガス拡散層を形成する工程と、前記第１のガス拡散層上に第１の反応層を形成する工程と、前記第１の反応層上に電解質膜を形成する工程と、前記電解質膜上に第２の反応層を形成する工程と、前記第２の反応層上に第２のガス拡散層を形成する工程と、第２の基板に第２のガス流路を形成する工程とを有する燃料電池の製造方法であって、前記第１のガス流路及び第２のガス流路の少なくとも一方を、多孔質半導体により形成し、かつ前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方を、吐出装置を用いて形成することを特徴とする燃料電池の製造方法が提供される。
【００１４】
本発明の燃料電池の製造方法においては、前記第１のガス流路を形成する工程及び第２のガス流路を形成する工程の少なくとも一方が、単結晶シリコンウェーハの表面に、陽極化成法により多孔質シリコン層を形成するものであるのが好ましい。
【００１５】
本発明の第３によれば、本発明の燃料電池を電力供給源として備えることを特徴とする電子機器が提供される。
本発明の第４によれば、本発明の燃料電池を電力供給源として備えることを特徴とする自動車が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、多孔質半導体層からなるガス流路と吐出装置により形成されたガス拡散層とを有する、低コストで出力の安定した燃料電池が提供される。
本発明の燃料電池は、ガス流路が多孔質半導体層で形成されているので、集電層やガス拡散層を吐出装置によって形成する際に、ガス流路内に吐出物が落下するおそれがないので、ガス流路内に落下防止用の支持体等を塗布する必要がないものである。
【００１７】
本発明の燃料電池は、ガス拡散層において、反応ガスの流量の大きい部分（ガス流路上部）では、相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子からガス拡散層を形成することで反応ガスを拡散されにくくし、反応ガスの流量が小さい部分（ガス流路間の上部）では、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子からガス拡散層を形成することで反応ガスを拡散され易くすることにより、反応層のどの場所においても均一に反応ガスを供給できるので、安定した出力が確保されている。
【００１８】
本発明の製造方法によれば、陽極化成法により多孔質半導体層を形成することにより、ガス流路を簡便に形成することができる。また、吐出装置を用いて、所望の位置にガス拡散層を効率よく形成することができる。
【００１９】
本発明に係る電子機器は、本発明の燃料電池を電力供給源として備えることを特徴とする。本発明の電子機器によれば、安定した出力を有し、地球環境に適切に配慮したクリーンエネルギーを電力供給源として備えることができる。
また、本発明に係る自動車は、本発明の燃料電池を電力供給源として備えることを特徴とする。本発明の自動車によれば、安定した出力を有し、地球環境に適切に配慮したクリーンエネルギーを電力供給源として備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の燃料電池、その製造方法、並びに本発明の燃料電池を備える電子機器及び自動車について詳細に説明する。
１）燃料電池
本発明の燃料電池は、第１のガス流路が形成された第１の基板と、前記第１のガス流路上に形成された第１のガス拡散層と、前記第１のガス拡散層上に形成された第１の反応層と、前記第１の反応層上に形成された電解質膜と、前記電解質膜上に形成された第２の反応層と、前記第２の反応層上に形成された第２のガス拡散層と、第２のガス流路が形成された第２の基板とを備えるものであって、前記第１のガス流路及び第２のガス流路の少なくとも一方は、多孔質半導体により形成されてなり、かつ前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方は、吐出装置を使用する工程により得られたものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１の実施形態の燃料電池の端面図を図１に示す。
図１に示す燃料電池は、図中下側から、第１の基板２と、第１の基板２に形成された、多孔質半導体層からなる第１のガス流路３と、第１の基板２及び第１のガス流路３上に形成された第１の集電層６と、第１のガス拡散層８と、第１のガス拡散層８上に形成された第１の反応層１０と、電解質膜１２と、第２の反応層１０’と、第２のガス拡散層８’と、第２の集電層６’と、多孔質半導体層からなる第２のガス流路３’と、第２の基板２’とから構成されてなる。
【００２２】
図１に示す燃料電池においては、第１の基板２及び第２の基板２’は、表面全体に多孔質半導体層が形成されてなり、相対的に孔径が大きい多孔質半導体層と、相対的に孔径が小さい多孔質半導体層とが、水平方向に対して交互に繰り返す構造となっている。そして、相対的に孔径が大きい多孔質半導体層がガス流路３（３’）の役割を果している。この燃料電池によれば、ガス流路間にも僅かに反応ガスが流れるため、全体的に反応ガスの流量を増やすことができ、電池特性をより向上させることができる。
【００２３】
また、図１に示す燃料電池においては、ガス流路３上部のガス拡散層８は、相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成され、ガス流路間上のガス拡散層８は、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子から形成されている。
【００２４】
図１に示す燃料電池の、ガス流路３（３’）及びガス拡散層８（８’）における反応ガスの流れを図３（ａ）に示す。なお、図３（ａ）において、集電層の記載は省略している（図３(ｂ)にて同じ。）。相対的に孔径の大きい多孔質半導体層からなるガス流路３（３’）には、上流側から下流側に向かって反応ガスが流れている。相対的に孔径の小さい多孔質半導体層からなるガス流路間４（４’）には、図中、水平方向の矢印が示すように、隣接するガス流路３（３’）から反応ガスが僅かに流れこんでいる。本来反応ガスの通過することのないガス流路間にも反応ガスが流れることとなる。ガス流路間４（４’）を多孔質半導体層で形成することにより、反応ガスの流れの偏りを緩和し、かつ反応ガスの流量を増すことができる。
【００２５】
ガス流路３から拡散される反応ガスは、相対的に粒子径の小さい、すなわち反応ガスが拡散されにくいガス拡散層８ａへ拡散される。一方、ガス流路間４から僅かに拡散される反応ガスは、相対的に粒子径の大きい、すなわち反応ガスが拡散され易いガス拡散層８ｂへ拡散される。したがって、ガス流路３からガス拡散層８（８’）へ拡散される反応ガスは、反応ガスがより拡散し易い方向へ拡散しながら反応層１０（１０’）側へ流れることになり、反応ガスの流量が全体的に平均化され、反応層１０（１０’）のどの場所へも反応ガスが均一に供給されることとなる。このようにして、図１に示す燃料電池は、出力の安定した燃料電池となっている。
【００２６】
本発明の第２の実施形態の燃料電池の端面図を図２に示す。
図２に示す燃料電池は、図中下側から、第１の基板２と、第１の基板２に形成された、多孔質半導体層からなる第１のガス流路３と、第１の基板２及び第１のガス流路３上に形成された第１の集電層６と、第１のガス拡散層８と、第１のガス拡散層８上に形成された第１の反応層１０と、電解質膜１２と、第２の反応層１０’と、第２のガス拡散層８’と、第２の集電層６’と、多孔質半導体層からなる第２のガス流路３’と、第２の基板２’とから構成されてなる。
【００２７】
図２に示す燃料電池においては、ガス流路３及び３’は多孔質半導体から形成されており、ガス拡散層８及び８’は、ガス流路上においては、ガス流路間に比して相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成されている。このような構造とすることで、ガス流路３（３’）から垂直方向に拡散される反応ガスは、ガス拡散層８（８’）を通過する間に、どの場所においても濃度が平均化され、最終的に反応層に均一に供給されることとなる。
【００２８】
図２に示す燃料電池においては、基板表面の所定位置に所定の深さで多孔質半導体層からなるガス流路３（３’）が形成され、ガス流路３（３’）上部のガス拡散層８（８’）は、相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成され、ガス流路３（３’）間上のガス拡散層８（８’）は、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子から形成されている。
【００２９】
図２に示す燃料電池の、ガス流路３（３’）及びガス拡散層８（８’）における反応ガスの流れを矢印で図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）において、ガス流路３（３’）を上流側から下流側に流れてくる反応ガスは、図中、垂直方向の矢印で示すように、ガス流路３（３’）からガス拡散層８（８’）側に拡散される。すなわち、ガス流路３（３’）上部のガス拡散層８（８’）においては反応ガスの供給量は多くなる。
【００３０】
一方、反応ガスがガス拡散層８（８’）を反応層１０（１０’）側へと拡散する場合、ガス拡散層８（８’）のうち、相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成されている部分８ａは、反応ガスが拡散されにくく、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子から形成されている部分は、反応ガスが拡散され易い（図中、水平方向の矢印が示す方向）。その結果、ガス流路３（３’）から拡散された反応ガスは、ガス拡散層８（８’）を通過することで、反応層のどの場所へも均一に供給されることとなる。このようにして、図２に示す燃料電池は、出力の安定した燃料電池となっている。
【００３１】
本発明の燃料電池においては、前記多孔質半導体層又は多孔質半導体層（１）からなるガス流路３（３’）においては、ガス拡散層８（８’）側における多孔質半導体の孔径が、ガス流路内部を形成する多孔質半導体の孔径に比して相対的に小さくなるように形成されているのが好ましい。後工程において、吐出装置を用いて炭素系微粒子を塗布してガス拡散層を形成する場合、孔径の大きい多孔質半導体層上に吐出装置から炭素系微粒子が塗布されると、炭素系微粒子がガス流路の多孔質半導体の孔に落下するおそれがある。そこで、相対的に小さい孔径の多孔質半導体をガス拡散層側に形成しておけば、吐出装置から炭素系微粒子が吐出される際、該炭素系微粒子がガス流路に落下するのを防止でき、ガス拡散層を円滑に形成することができる。
【００３２】
本発明の燃料電池において、ガス流路を構成する多孔質半導体の半導体としては、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ガリウム−リン（ＧａＰ）、ガリウム−砒素（ＧａＡｓ）、インジウム−リン（ＩｎＰ）などが挙げられる。多孔質半導体層は、これらの半導体基板を陽極化成することにより形成することができる。多孔質半導体層としては、入手及び製造が容易であることから多孔質シリコン層が好ましく、単結晶シリコンウェーハの表面に陽極化成法により形成した多孔質シリコン層が特に好ましい。
【００３３】
本発明の燃料電池においては、いずれの実施形態においても、ガス拡散層８（８’）はガス流路３（３’）の形成された基板上に、吐出装置を使用して炭素系微粒子を塗布することにより形成することができる。吐出装置を用いるため、粒子径の異なる炭素系微粒子を、容易かつ正確に塗布することができ、所望の位置に、所望の粒子径を有する炭素系微粒子からなるガス拡散層を、形成することが可能である。
【００３４】
本発明に用いる炭素系微粒子は反応ガスの拡散性に優れ、吐出装置を用いて簡便に塗布できることから、ガス拡散層形成用材料として好適に用いることができる。炭素系微粒子としては、炭素、カーボンナノチューブ、カーボンナノフォーン、フラーレン等の微粒子が挙げられる。なかでも、入手が容易であること、及び拡散抵抗が小さいこと等の理由から炭素の微粒子が好ましい。
【００３５】
本発明の燃料電池の種類は特に制約されない。例えば、電解質膜が高分子電解質材料からなる燃料電池や、セラミックス系固体電解質である燃料電池等が挙げられる。
【００３６】
本発明の燃料電池は次のように動作する。すなわち、第１の基板の第１のガス流路から第１の反応ガスが導入され、ガス拡散層により均一に拡散され、拡散された第１の反応ガスが第１の反応層で反応してイオンと電子が生じ、生じた電子は集電層で集められ、第２の基板の第２の集電層に流れ、第１の反応ガスにより生じたイオンは、電解質膜の中を第２の反応層へ移動する。一方、第２の基板のガス流路から第２の反応ガスが導入され、第２のガス拡散層により均一に拡散され、拡散された第２の反応ガスが第２の反応層において、電解質膜中を移動してきたイオン及び第２の集電層から送り込まれた電子と反応する。例えば、第１の反応ガスが水素ガスであり、第２の反応ガスが酸素ガスである場合には、第１の反応層においては、Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−の反応が進行し、第２の反応層においては、１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏの反応が進行する。
【００３７】
２）燃料電池の製造方法
本発明の燃料電池の製造方法は、第１の基板に第１のガス流路を形成する工程と、前記第１のガス流路上に第１のガス拡散層を形成する工程と、前記第１のガス拡散層上に第１の反応層を形成する工程と、前記第１の反応層上に電解質膜を形成する工程と、前記電解質膜上に第２の反応層を形成する工程と、前記第２の反応層上に第２のガス拡散層を形成する工程と、第２の基板に第２のガス流路を形成する工程とを有する燃料電池の製造方法であって、前記第１のガス流路及び第２のガス流路の少なくとも一方を、多孔質半導体により形成し、かつ前記第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の少なくとも一方を、吐出装置を用いて形成することを特徴とする。
本発明の燃料電池の製造方法は、本発明の燃料電池を製造する方法として好適である。
【００３８】
本発明の燃料電池の製造方法は、例えば、図４に示す燃料電池の製造装置（燃料電池製造ライン）を使用して実施することができる。
図４に示す燃料電池製造ラインにおいては、各工程においてそれぞれ用いられる吐出装置２０ａ〜２０ｉ、陽極化成装置２１ａ及び２１ｂ、装置２０ａ、２１ａ、２０ｃ〜２０ｈを接続するベルトコンベアＢＣ１、装置２０ｉ、２１ｂを接続するベルトコンベアＢＣ２、ベルトコンベアＢＣ１、ＢＣ２を駆動させる駆動装置５８、燃料電池の組み立てを行なう組立装置６０及び燃料電池製造ライン全体の制御を行なう制御装置５６により構成されている。
【００３９】
装置２０ａ、２１ａ、２０ｂ〜２０ｈは、ベルトコンベアＢＣ１に沿って所定の間隔で一列に配置されており、装置２０ｉ、２１ｂはベルトコンベアＢＣ２に沿って所定の間隔で一列に配置されている。また、制御装置５６は、装置２０ａ〜２０ｉ、駆動装置５８及び組立装置６０と接続されている。
【００４０】
この燃料電池製造ラインにおいては、駆動装置５８により駆動されたベルトコンベアＢＣ１を駆動させ、燃料電池の基板（以下、単に「基板」という。）を各装置２０ａ、２１ａ、２０ｂ〜２０ｈに搬送して、それぞれの装置における処理が行なわれる。同様に、制御装置５６からの制御信号に基づいてベルトコンベアＢＣ２を駆動させ、基板を装置２０ｉ、２１ｂに搬送して、それぞれの装置における処理が行なわれる。また、組立装置６０においては、制御装置５６からの制御信号に基づいてベルトコンベアＢＣ１及びＢＣ２によって搬送されてきた基板を用いて燃料電池の組み立て作業が行なわれる。
【００４１】
吐出装置２０ａ〜２０ｉとしては、インクジェット方式の吐出装置であれば特に制約されない。例えば、加熱発泡により気泡を発生し、液滴の吐出を行なうサーマル方式の吐出装置、ピエゾ素子を利用する圧縮により、液滴の吐出を行なうピエゾ方式の吐出装置等が挙げられる。
【００４２】
本実施形態では、吐出装置２０ａ〜２０ｉとして、図５に示すものを用いる。吐出装置は、吐出物３４を収容するタンク３０と、タンク３０と吐出物搬送管３２を介して接続されたインクジェットヘッド２２、被吐出物を搭載、搬送するテーブル２８、インクジェットヘッド２２内に滞留する余剰の吐出物３４を吸引して、インクジェットヘッド２２内から過剰の吐出物を除去する吸引キャップ４０、及び吸引キャップ４０で吸引された余剰の吐出物を収容する廃液タンク４８から構成されている。
【００４３】
タンク３０は、レジスト溶液等の吐出物３４を収容するものであり、タンク３０内に収容されている吐出物の液面３４ａの高さを制御するための液面制御センサ３６を備える。液面制御センサ３６は、インクジェットヘッド２２が備えるノズル形成面２６の先端部２６ａと、タンク３０内の液面３４ａとの高さの差ｈ（以下、水頭値という）を所定の範囲内に保つ制御を行う。例えば、この水頭値が２５ｍ±０．５ｍｍ内となるように液面３４ａの高さを制御することで、タンク３０内の吐出物３４が所定の範囲内の圧力でインクジェットヘッド２２に送ることができる。所定の範囲内の圧力で吐出物３４を送ることで、インクジェットヘッド２２から必要量の吐出物３４を安定して吐出することができる。
【００４４】
吐出物搬送管３２は、吐出物搬送管３２の流路内の帯電を防止するための吐出物流路部アース継手３２ａとヘッド部気泡排気弁３２ｂとを備える。ヘッド部気泡排除弁３２ｂは、後述する吸引キャップ４０により、インクジェットヘッド２２内の吐出物を吸引する場合に用いられる。
【００４５】
インクジェットヘッド２２は、ヘッド体２４及び吐出物を吐出する多数のノズルが形成されているノズル形成面２６を備え、ノズル形成面２６のノズルから吐出物、例えば、反応ガスを供するためのガス流路を基板上に形成する際に基板に塗布されるレジスト溶液等が吐出される。
テーブル２８は、所定の方向に移動可能に設置されている。テーブル２８は、図中矢印で示す方向に移動することにより、ベルトコンベアＢＣ１により搬送される基板を載置して、吐出装置内に取り込む。
【００４６】
吸引キャップ４０は、図５に示す矢印方向に移動可能となっており、ノズル形成面２６に形成された複数のノズルを囲むようにノズル形成面２６に密着し、ノズル形成面２６との間に密閉空間を形成してノズルを外気から遮断できる構成となっている。即ち、吸引キャップ４０によりインクジェットヘッド２２内の吐出物を吸引するときは、このヘッド部気泡排除弁３２ｂを閉状態にして、タンク３０側から吐出物が流入しない状態とし、吸引キャップ４０で吸引することにより、吸引される吐出物の流速を上昇させ、インクジェットヘッド２２内の気泡を速やかに排出することができる。
【００４７】
吸引キャップ４０の下方には流路が設けられており、この流路には、吸引バルブ４２が配置されている。吸引バルブ４２は、吸引バルブ４２の下方の吸引側と、上方のインクジェットヘッド２２側との圧力バランス（大気圧）を取るための時間を短縮する目的で流路を閉状態にする役割を果す。この流路には、吸引異常を検出する吸引圧検出センサ４４やチューブポンプ等からなる吸引ポンプ４６が配置されている。
また、吸引ポンプ４６で吸引、搬送された吐出物３４は、廃液タンク４８内に一時的に収容される。
【００４８】
次に、図４に示す燃料電池製造ラインを用いて、燃料電池を製造する各工程を説明する。図４に示す燃料電池製造ラインを用いる燃料電池の製造方法のフローチャートを図６に示す。
【００４９】
図６に示すように、本発明の燃料電池は、第１の基板にガス流路を形成する工程（Ｓ１０，第１のガス流路形成工程）、第１の集電層を形成する工程（Ｓ１１，第１の集電層形成工程）、第１のガス拡散層を形成する工程（Ｓ１２，第１のガス拡散層形成工程）、第１の反応層形成工程（Ｓ１３，第１の反応層形成工程）、電解質膜を形成する工程（Ｓ１４，電解質膜形成工程）、第２の反応層を形成する工程（Ｓ１５，第２の反応層形成工程）、第２のガス拡散層を形成する工程（Ｓ１６，第２のガス拡散層形成工程）、第２の集電層を形成する工程（Ｓ１７，第２の集電層形成工程）、及び第２のガス流路が形成された第２の基板を積層する工程（Ｓ１８，組立工程）により製造される。
次に、図１に示す燃料電池を例にとり、各工程Ｓ１０〜Ｓ１８の操作を説明する。
【００５０】
（１）第１のガス流路形成工程（Ｓ１０）
まず、矩形状の第１の基板２を用意し、基板２をベルトコンベアＢＣ１によりレジストパターンを形成するための吐出装置２０ａまで搬送する。本実施形態では、基板２として単結晶シリコンウェーハを使用する。
【００５１】
次に、ベルトコンベアＢＣ１により搬送された基板２は、吐出装置２０ａのテーブル２８上に載置され、吐出装置２０ａ内に取り込まれる。吐出装置２０ａ内においては、吐出装置２０ａのタンク３０内に収容されているレジスト液が、ノズル形成面２６のノズルを介してテーブル２８に搭載された基板２上の所定位置に塗布され、基板２の表面にレジストパターン５が形成される。基板２の表面にレジストパターン５が形成された状態の端面図を図７（ａ）に示す。
【００５２】
次いで、所定の位置にレジストパターン５が形成された基板２は、ベルトコンベアＢＣ１により陽極化成装置２１ａに搬送され、フッ化水素酸水溶液に浸漬され、電流が印加され陽極化成が行われる。レジストパターン５が形成されている部分以外の基板２表面部が多孔質化されて、図７（ｂ）に示すように、基板２の表面部に多孔質シリコンからなる第１のガス流路３が形成される。
【００５３】
単結晶シリコンウェーハの陽極化成法によるシリコンの多孔質化方法としては、「表面技術Ｖｏｌ．４、Ｎｏ．５，Ｐ３９６〜４０１（１９９５）」等に記載されている方法を採用することができる。すなわち、シリコンの多孔質化は、シリコン表面の露出部分を陽極とし、対向電極を陰極として、両極をフッ化水素酸中に浸漬し、両極間に通電することにより行うことができる。対向電極としては、プラチナ（Ｐｔ）、チタン、イリジウム等からなる電極等が使用できる。本実施形態では、プラチナからなる電極を用いる。
【００５４】
第１のガス流路３が形成された基板２は、図示しない洗浄装置によって表面が洗浄され、レジストパターン５が除去される。以上のようにして得られる、第１のガス流路３が形成された基板２の端面図を図７（ｃ）に示す。
【００５５】
第１のガス流路３が形成された基板２は、吐出装置２０ａに再搬送され、図７（ｄ）に示すように、上記で形成した多孔質シリコン層上に、前記と同様にしてレジストパターン５’を形成する。この場合、吐出装置２０ａに代えて、図示しない別の吐出装置を使用してもよい。
【００５６】
レジストパターン５’が形成された基板２は陽極化成装置２１ａに再搬送され、前記ガス流路以外の基板表面が相対的に孔径の小さい多孔質シリコン層となるように陽極化成される。相対的に孔径の小さい多孔質シリコン層は、前記ガス流路となる多孔質シリコン層を形成する場合よりも電流密度を小さくすることで形成することができる。この場合、陽極化成装置２１ａに代えて、図示しない別の陽極化成装置を使用してもよい。
【００５７】
次いで、図示しない洗浄装置によって表面が洗浄され、レジストパターン５’が除去される。以上のようにして、図７（ｅ）に示すように、表面部に、相対的に孔径の大きい多孔質シリコン層からなるガス流路３と、相対的に孔径の小さい多孔質シリコン層からなるガス流路間４が形成された基板２を得ることができる。
【００５８】
本実施形態においては、基板２の表面側における多孔質シリコンの孔径を、基板２内部側における多孔質シリコンの孔径より相対的に小さくするように、多孔質シリコン層を形成するのが好ましい。後にガス拡散層形成材料である炭素系微粒子を吐出装置を用いて塗布する際、炭素系微粒子が多孔質半導体の孔に落下するのを防ぎ、円滑に吐出操作を進めることができるからである。
【００５９】
基板２の表面側における多孔質シリコンの孔径が、基板２内部側における多孔質シリコンの孔径より相対的に小さくなるようにした構造は、単結晶シリコン基板の表面部に、陽極化成法により多孔質シリコン層を形成する際に、最初に電流密度を小さくして、基板表面に孔径の小さい多孔質シリコンを形成してから、徐々に電流密度を上げることにより、相対的に孔径の大きい多孔質シリコンからなるガス流路を形成することができる。多孔質半導体の孔径を制御する方法としては、電流密度を可変する方法のほかに、フッ化水素酸の濃度を変化させる方法や、それらを組み合わせる方法を採用することもできる。
【００６０】
得られる多孔質半導体の孔径は、ガス流路を構成する相対的に孔径の大きい多孔質半導体層においては、５０ｎｍ以上であるのが好ましく、ガス流路間を構成する相対的に孔径の小さい多孔質半導体層においては、その１／２以下であるのが好ましい。
【００６１】
なお、陽極化成法による電気化学溶解反応は孔の先端で起こるため、通電を続けるとウェーハの内部へ多孔質化が進行する。したがって、多孔質半導体層の厚さは通電時間により制御することができる。
【００６２】
（２）第１の集電層形成工程（Ｓ１１）
次に、ガス流路３が形成された基板２上に、第１の反応ガスが反応することにより発生した電子を集めるための第１の集電層５を形成する。
まず、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｂまで搬送された基板２を、テーブル２８上に載置して吐出装置２０ｂ内に取り込む。吐出装置２０ｂにおいては、タンク３０内に収容されている集電層を形成する材料の一定量を、ノズルの形成面２６のノズルを介して基板２上に所定間隔で吐出することにより、第１の集電層６が形成される。
【００６３】
第１の集電層６が形成された基板２の端面図を図８に示す。第１の集電層６が形成された基板２は、テーブル２８からベルトコンベアＢＣ１へ移され、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｃまで搬送される。
【００６４】
（３）第１のガス拡散層形成工程（Ｓ１２）
次に、基板２の集電層上に第１のガス拡散層を形成する。先ず、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｃまで搬送された基板２をテーブル２８上に載置して、吐出装置２０ｃ内に取り込む。
吐出装置２０ｃ内においては、吐出装置２０ｃのタンク３０内に収容されている炭素系微粒子を、ノズル形成面２６のノズルを介してテーブル２８に載置されている基板２表面の所定位置に吐出して、第１のガス拡散層８が形成される。
【００６５】
この場合、第１のガス流路（相対的に孔径の大きい多孔質シリコン層）３上には相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子が塗布され、第１のガス流路間（相対的に孔径の小さい多孔質シリコン層）４上には、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子が塗布される。吐出装置を用いるため、このような操作が容易にでき、目的とする構造のガス拡散層を短時間に形成することができる。
【００６６】
炭素系微粒子の粒子径の大きさは、反応層のどの場所にも均一に反応ガスを供給することができるような大きさが好ましい。炭素系微粒子の粒子径の大きさは、多孔質シリコン層の孔径の大きさ、目的とする燃料電池の大きさ、求められる性能などに応じて適宜設定される。
【００６７】
第１のガス拡散層８が形成された基板２の端面図を図９に示す。第１のガス拡散層８が形成された基板２は、テーブル２８からベルトコンベアＢＣ１へ移され、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｄまで搬送される。
【００６８】
（４）第１の反応層形成工程（Ｓ１３）
次に、基板２上に第１の反応層１０を形成する。第１の反応層１０は、第１の集電層６とガス拡散層８を介して電気的に接続されるように形成する。
まず、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｄまで搬送された基板２をテーブル２８上に載置して、吐出装置２０ｄ内に取り込む。吐出装置２０ｄ内においては、吐出装置２０ｄのタンク３０内に収容されている金属微粒子を、ノズル形成面２６のノズルを介してテーブル２８に載置されている基板２表面の所定位置に吐出して、反応層１０が形成される。
【００６９】
反応層１０を形成する方法としては、ａ）炭素粒子を塗布した後に、金属微粒子を塗布する方法、ｂ）金属微粒子を担持した炭素粒子を塗布する方法、ｃ）金属微粒子と有機分散剤とを含む分散液を塗布した後に焼成する方法等が挙げられる。
【００７０】
ａ）の方法は、ガス拡散層上に金属微粒子を担持するための炭素粒子を塗布した後に金属微粒子を塗布して、炭素粒子に金属微粒子が担持された反応層を形成する方法である。この場合、吐出装置としては、炭素粒子を塗布する吐出装置２０ｄと、金属微粒子を塗布する吐出装置２０ｄ’（図示を省略）とを使用するのが好ましい。また、炭素粒子としては、通常の炭素粒子のほかに、触媒担持能力に優れるカーボンナノチューブ、カーボンナノフォーン、フラーレン等の炭素物質を使用することもできる。
【００７１】
ｂ）の方法は、反応層形成用材料として、金属微粒子を担持した炭素粒子の分散液を使用する。すなわち、吐出装置２０ｄを用いて金属微粒子を担持した炭素粒子の分散液をガス拡散層上に塗布する。この場合、炭素粒子として、触媒担持能力に優れるカーボンナノチューブ、カーボンナノフォーン、フラーレン等の炭素物質を使用することもできる。
【００７２】
ｃ）の方法は、吐出装置２０ｄのタンク３０内に、金属微粒子と有機分散剤とを含む分散液を収容し、ノズル形成面２６のノズルを介して該分散液をテーブル２８に載置されている基板２表面の所定位置に吐出して、分散液の塗膜を形成し、次いで、所定温度に加熱して、有機分散剤を蒸発除去又は燃焼させることにより金属微粒子からなる反応層を形成させるものである。また、分散液の塗膜を形成した後、該塗膜を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、２００〜３００℃で焼成することによっても形成させることもできる。この場合には、金属微粒子に有機分散剤が焼成してできた炭素粒子が付着した構造の反応層が得られる。
【００７３】
反応層の形成において用いる金属微粒子としては、第１の反応ガス及び第２の反応ガスの反応触媒としての機能を有するものであれば特に制限されない。例えば、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム及びこれらの２種以上からなる合金からなる群から選ばれる１種若しくは２種以上の金属の微粒子が挙げられ、白金が特に好ましい。金属微粒子の粒子径は制限されないが、通常１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは数ｎｍ〜数十ｎｍである。
【００７４】
また、金属微粒子を分散するための分散媒としては、例えば、水、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、炭化水素類、芳香族炭化水素類等が挙げられる。
【００７５】
本発明の燃料電池の製造方法においては、反応層を形成する方法として、反応層形成用材料の一定量を、吐出装置２０ｄを用いて、所定間隔をおいて塗布して形成するのが好ましい。この方法によれば、簡便な操作により、所定量を所定の位置に正確に塗布することができるので、反応層形成用材料の使用量を大幅に節約でき、所望のパターン（形状）の反応層を効率よく形成することができる。また、反応層形成用材料を塗布する間隔を場所によって変化させたり、用いる反応層形成用材料の種類を、塗布位置によって変更することも自由に行うことができる。
【００７６】
第１の反応層１０が形成された基板２の端面図を図１０に示す。第１の反応層１０が形成された基板２は、テーブル２８からベルトコンベアＢＣ１へ移され、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｅまで搬送される。
【００７７】
（５）電解質膜形成工程（Ｓ１４）
次に、第１の反応層１０が形成された基板２上に電解質膜１２を形成する。まず、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｅまで搬送された基板２を、テーブル２８上に載置して吐出装置２０ｅ内に取り込む。吐出装置２０ｅにおいては、タンク３０内に収容されている電解質膜の形成材料をノズル形成面２６のノズルを介して第１の反応層１０上に吐出して電解質膜１２が形成される。
【００７８】
用いる電解質膜の形成材料としては、例えば、ナフィオン（デュポン社製）等のパーフルオロスルホン酸を、水とメタノールの重量比が１：１の混合溶液中でミセル化して得られる高分子電解質材料や、タングスト燐酸、モリブド燐酸等のセラミックス系固体電解質を所定の粘度（例えば、２０ｃＰ以下）に調整した材料等が挙げられる。
【００７９】
電解質膜が形成された基板２の端面図を図１１に示す。図１１に示すように、第１の反応層１０上に所定の厚さを有する電解質膜１２が形成されている。電解質膜１２が形成された基板２は、テーブル２８からベルトコンベアＢＣ１へ移され、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｆまで搬送される。
【００８０】
（６）第２の反応層形成工程（Ｓ１５）
次に、電解質膜１２が形成された基板２上に第２の反応層１０’を形成する。まず、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｆまで搬送された基板２を、テーブル２８上に載置して吐出装置２０ｆ内に取り込む。吐出装置２０ｆにおいては、吐出装置２０ｄにおいて行われた処理と同様の処理により、第２の反応層１０’が形成される。第２の反応層１０’を形成する材料としては、第１の反応層１０と同様のものを使用することができる。
【００８１】
電解質膜１２上に第２の反応層１０’が形成された基板２の端面図を図１２に示す。図１２に示すように、電解質膜１２上に第２の反応層１０’が形成されている。反応層１０’においては、第２の反応ガスの反応が行われる。第２の反応層１０’が形成された基板２は、テーブル２８からベルトコンベアＢＣ１へ移され、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｇまで搬送される。
【００８２】
（７）第２のガス拡散層形成工程（Ｓ１６）
次に、第２の反応層１０’が形成された基板２上に第２のガス拡散層８’を形成する。まず、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｇまで搬送された基板２を、テーブル２８上に載置して吐出装置２０ｇ内に取り込む。吐出装置２０ｇにおいては、吐出装置２０ｃにおいて行われた処理と同様の処理により、第２のガス拡散層８’が形成される。第２のガス拡散層８’も、第１のガス拡散層８と同様に、多孔質シリコン層からなるガス流路３上は相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子からなり、ガス流路間４上は、相対的に粒子径の大きい炭素系微粒子からなるように形成されるのが好ましい。
【００８３】
第２のガス拡散層８’が形成された基板２の端面図を図１３に示す。第２のガス拡散層８’が形成された基板２は、テーブル２８からベルトコンベアＢＣ１へ移され、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｈまで搬送される。
【００８４】
（８）第２の集電層形成工程（Ｓ１７）
次に、第２のガス拡散層８’が形成された基板２上に第２の集電層６’を形成する。先ず、ベルトコンベアＢＣ１により吐出装置２０ｈまで搬送された基板２を、テーブル２８上に載置して吐出装置２０ｈ内に取り込み、吐出装置２０ｂにおいて行われた処理と同様の処理により、第２の集電層６’が第２のガス拡散層８’上に形成される。
第２の集電層６’が形成された基板２の端面図を図１４に示す。第２の集電層６’が形成された基板２は、テーブル２８からベルトコンベアＢＣ１へ移され、ベルトコンベアＢＣ１により組立装置６０まで搬送される。
【００８５】
（９）第２の基板組立工程（Ｓ１８）
次に、基板２（第１の基板）と、別途用意した第２のガス流路３’が形成された第２の基板（基板２’）とを組立装置６０により積層する。
第２のガス流路３’も、第１のガス流路３と同様に多孔質シリコンにより形成されているのが好ましい。第２のガス流路３’の形成は、吐出装置２０ｉ及び陽極化成装置２１ｂにおいて、吐出装置２０ａ及び陽極化成装置２１ａにより行なわれる処理と同様の処理により行なわれる。
【００８６】
第１の基板２と第２の基板２’との積層は、第１の基板２上に形成された第２のガス拡散層８’上の相対的に粒子径の小さい炭素系微粒子から形成された部分と、第２の基板２’に形成された第２のガス流路とが、電解質膜１２を介して対向するように接合することにより行われる。
以上のようにして、図１に示すような本発明の燃料電池を製造することができる。
【００８７】
図２に示す燃料電池も、単結晶シリコン基板を陽極化成することにより、多孔質シリコンからなるガス流路３（３’）を形成した基板２（２’）を用い、図４に示す製造ラインを使用して同様にして製造することができる。
【００８８】
本発明の燃料電池においては、図１に示すように基板２に形成されている第１のガス流路と基板２’に形成されている第２のガス流路とが平行になるように基板２’が配置されていてもよいし、第１のガス流路と第２のガス流路が直角に交差するように基板２’が配置されていてもよい。
【００８９】
上述の実施形態の製造方法においては、ガス流路３及び３’を製造ライン上の陽極化成装置２１ａ（２１ｂ）で形成しているが、表面に予め多孔質シリコン層からなるガス流路が形成された基板２（２’）を用意し、集電層を形成する工程から製造ラインで行うようにしてもよい。
【００９０】
また、上述の実施形態の製造方法においては、第１の反応ガスが供給される第１の基板側から燃料電池の構成部分を形成し、最後に第２の基板を積層することで燃料電池の製造を行っているが、第２の反応ガスが供給される側の基板から燃料電池の製造を開始するようにしてもよい。
【００９１】
上述の実施形態の製造方法においては、第１のガス流路が形成された第１の基板上に、第１の集電層、第１の反応層、電解質膜、第２の反応層及び第２の集電層を順次形成しているが、第１の基板と第２の基板のそれぞれに集電層、反応層及び電解質膜を形成し、最後に第１の基板と第２の基板とを接合することにより、燃料電池を製造することもできる。
【００９２】
また、本実施形態の燃料電池製造ラインの別の態様として、第１の基板に処理を施す第１製造ラインと第２の基板に処理を施す第２製造ラインとを設け、それぞれの製造ラインにおける処理を平行して行う製造ラインを用いることもできる。この場合には、第１の基板への処理と第２の基板への処理を平行して行うことができるため、効率よく燃料電池を製造することができる。
【００９３】
３）燃料電池を備える電子機器及び自動車
本発明の電子機器は、本発明の燃料電池を電力供給源として備えることを特徴とする。
電子機器としては、携帯電話機、モバイル、ＰＨＳ、ノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯テレビ電話機などが挙げられる。また、本発明の電子機器は、例えば、ゲーム機能、データ通信機能、録音再生機能、辞書機能などの他の機能を有していてもよい。
本発明の電子機器は、電力供給源として反応ガスのガス拡散効率及び反応効率の両方が高められ、安定した出力が確保された燃料電池を備えるものである。
本発明の電子機器によれば、地球環境に適切に配慮したクリーンエネルギーを電力供給源として備えることができる。
【００９４】
本発明に製造方法によれば、複数の燃料電池を積層することによって大型の燃料電池を製造することもできる。すなわち、図１５に示すように、製造した燃料電池の基板２’の裏面に更に同様にしてガス流路を形成し、ガス流路が形成された基板２’の裏面上に、上述の燃料電池の製造方法における製造工程と同様にしてガス拡散層、反応層、電解質膜などを形成して燃料電池を積層することによって大型の燃料電池を製造することができる。このようにして得られる大型の燃料電池は、自動車の電力供給源として有用である。
【００９５】
本発明の自動車は、上述した燃料電池を電力供給源として備えるものである。  本発明の自動車によれば、地球環境に適切に配慮したクリーンエネルギーを電力供給源として備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１の実施形態に係る燃料電池の端面図である。
【図２】第２の実施形態に係る燃料電池の端面図である。
【図３】実施形態に係る燃料電池の反応ガスの流れを示す図である。
【図４】実施の形態に係る燃料電池の製造ラインの一例を示す図である。
【図５】実施の形態に係るインクジェット式吐出装置の概略図である。
【図６】実施の形態に係る燃料電池の製造方法のフローチャートである。
【図７】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図８】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図９】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図１０】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図１１】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図１２】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図１３】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図１４】実施の形態に係る燃料電池の製造過程の基板の端面図である。
【図１５】実施の形態に係る燃料電池を積層した大型燃料電池の図である。
【符号の説明】
【００９７】
２…第１の基板、２’…第２の基板、３…第１のガス流路、３’…第２のガス流路、６…第１の集電層、６’…第２の集電層、８…第１のガス拡散層、８’…第２のガス拡散層、１０…第１の反応層、１０’…第２の反応層、１２…電解質膜
【図１】
2005123122.tif 000003
【図２】
2005123122.tif 000004
【図３】
2005123122.tif 000005
【図４】
2005123122.tif 000006
【図５】
2005123122.tif 000007
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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