(57)【要約】【課題】電極の実効的な反応面積が充分に確保されている燃料電池を提供する。【解決手段】電解質体と、電解質体が一側方に配置されている電極１４ｂと、電極１４ｂの他側方に当接され、電極１４ｂに供給される物質が導入される第１の開口３４ａ及び電極１４ｂとの当接部分に配置されている第２の開口３４ｂを有する貫通孔３２が形成されている、セパレータ１６ｂと、を有する燃料電池。貫通孔３２を規定する周壁は、第２の開口３４ｂに含まれる全ての点のうち重力方向において最も低い位置の点から、第１の開口３４ａに向かって高さが減少する傾斜部３６を有する。【選択図】      図２
2005276532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質体と、
前記電解質体が一側方に配置されている電極と、
前記電極の他側方に当接され、前記電極に供給される物質が導入される第１の開口及び前記電極との当接部分に配置されている第２の開口を有する貫通孔が形成されている、セパレータと、を具備し、
前記貫通孔を規定する周壁は、前記第２の開口に含まれる全ての点のうち重力方向において最も低い位置の点から、前記第１の開口に向かって高さが減少する傾斜部を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記傾斜部は、前記第２の開口を規定する周壁の一部分から延びていることを特徴とする請求項１の燃料電池。
【請求項３】
前記傾斜部は、前記第１の開口を規定する周壁の一部分まで延びていることを特徴とする請求項１の燃料電池。
【請求項４】
前記貫通孔を規定する周壁は、前記傾斜部と異なる第２の傾斜部を含むことを特徴とする請求項１の燃料電池。
【請求項５】
前記貫通孔を規定する周壁は、前記第１の開口に含まれる全ての点のうち重力方向において最も高い位置の点から、前記第２の開口に向かって高さが増加する第２の傾斜部を有することを特徴とする請求項４の燃料電池。
【請求項６】
前記第２の傾斜部は、前記第１の開口を規定する周壁の一部分から延びていることを特徴とする請求項５の燃料電池。
【請求項７】
前記第２の傾斜部は、前記第２の開口を規定する周壁の一部分まで延びていることを特徴とする請求項５の燃料電池。
【請求項８】
前記貫通孔は、複数であることを特徴とする請求項１又は４の燃料電池。
【請求項９】
前記貫通孔は、結晶異方性エッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１の燃料電池。
【請求項１０】
前記貫通孔は、等方性エッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１の燃料電池。
【請求項１１】
前記第１の開口は、外部に開放されていることを特徴とする請求項１の燃料電池。
【請求項１２】
前記電解質体と、前記電極は、水平方向に積層されて互いに当接していることを特徴とする請求項１の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質体が一側方に配置されている電極の他側方にセパレータを当接させた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料と酸化剤との化学反応を利用して発電を行う燃料電池が用いられている。燃料電池には次の２つのタイプが存在する。第１のタイプは、発電に利用される酸化剤等をポンプや高圧ボンベ等の補機を用いて電極に供給するものである。第２のタイプは、酸化剤等を補機を用いずに自己拡散により電極に供給するものである。例えば、酸化剤として空気を用いる場合には、空気中に配置され、空気の自己拡散により電極に空気が供給される燃料電池を使用することが可能である。なお、分子等はその熱運動により非平衡状態の濃度分布から熱平衡状態の濃度分布へと移行する性質を有し、結果として自己拡散が生じるようになっている。
【０００３】
このような自己拡散型の燃料電池として、酸化剤を自己拡散により供給する特許文献１の燃料電池がある。この燃料電池では、図８（Ａ）に示されるように、電解質膜１１２の一側面に燃料側電極１１４ａ、他側面に酸化剤側電極１１４ｂを積層している。そして、燃料側電極１１４ａと酸化剤側電極１１４ｂとを、燃料側セパレータ１１６ａと酸化剤側セパレータ１１６ｂとによって挟持して押圧している。
【０００４】
酸化剤側セパレータ１１６ｂは、酸化剤側電極１１４ｂ側の拡散部材１１９ｂと反対側の連通部材１２０ｂとによって形成されている。図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示されるように、連通部材１２０ｂには、酸化剤を拡散部材１１９ｂへと供給するための複数の長溝状の連通貫通溝１２２が一方向に延設されている。また、拡散部材１１９ｂには、酸化剤を拡散するための複数の長溝状の拡散貫通溝１２８が、連通貫通溝１２２にほぼ直交する方向に延設されている。即ち、拡散貫通溝１２８と連通貫通溝１２２とによって、図８（Ａ）に示されている酸化剤側電極１１４ｂに燃料を供給する貫通孔が形成されている。
【０００５】
なお、燃料の供給については、前記第１のタイプの燃料電池のように、燃料側セパレータ１１６ａは補機から送られた燃料を燃料側電極１１４ａに供給する構造になっている。拡散部材１１９ａには、ジグザグに貫通した流路（図示しない）が形成されている。連通部材１２０ａには、燃料ガス供給穴が２つ形成されていて（図示しない）、それらは前記拡散部材１１９ａに形成したジグザグに貫通した流路の終端２箇所と接続可能な位置に設けられる。
【０００６】
燃料電池により発電を行う際には、燃料ガス供給穴の一方から燃料を補機を用いて燃料側電極１１４ａに供給する。一方、酸化剤側セパレータ１１６ｂの貫通孔を介して酸化剤側電極１１４ｂに酸化剤を自己拡散により供給する。この結果、電解質膜１１２を介して化学反応が進行して発電が行われ、酸化剤側電極１１４ｂでは水が発生する。なお、発電に寄与しなかった燃料は他方の燃料ガス供給穴より排出される。また、特許文献１に記載の燃料電池以外に、図８（Ｄ）に示されるような拡散部材１１９ａ，１１９ｂを使用しない燃料電池も従来使用されている。
【特許文献１】特開２００３−３１２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化剤側電極１１４ｂで発生した液体は、重力の作用により酸化剤側電極１１４ｂに沿って下方へと移動し、貫通孔の酸化剤側電極１１４ｂ近傍に滞留する。また、酸化剤側電極１１４ｂで発生した液体やその他の液体は貫通孔の下部に溜まる。この結果、酸化剤側電極１１４ｂの一部分が液体によって遮蔽され、酸化剤側電極１１４ｂの実効的な反応面積が減少してしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電極の実効的な反応面積が充分に確保されている燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好ましい一態様は、電解質体と、前記電解質体が一側方に配置されている電極と、前記電極の他側方に当接され、前記電極に供給される物質が導入される第１の開口及び前記電極との当接部分に配置されている第２の開口を有する貫通孔が形成されている、セパレータと、を具備し、前記貫通孔を規定する周壁は、前記第２の開口に含まれる全ての点のうち重力方向において最も低い位置の点から、前記第１の開口に向かって高さが減少する傾斜部を有することを特徴とする燃料電池である。
【００１０】
好ましくは、前記傾斜部は、前記第２の開口を規定する周壁の一部分から延びていることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記傾斜部は、前記第１の開口を規定する周壁の一部分まで延びていることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記貫通孔を規定する周壁は、前記傾斜部と異なる第２の傾斜部を含むことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記貫通孔を規定する周壁は、前記第１の開口に含まれる全ての点のうち重力方向において最も高い位置の点から、前記第２の開口に向かって高さが増加する第２の傾斜部を有することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記第２の傾斜部は、前記第１の開口を規定する周壁の一部分から延びていることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記第２の傾斜部は、前記第２の開口を規定する周壁の一部分まで延びていることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記貫通孔は、複数であることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記貫通孔は、結晶異方性エッチングにより形成されていることを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、前記貫通孔は、等方性エッチングにより形成されていることを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、前記第１の開口は、外部に開放されていることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記電解質体と、前記電極は、水平方向に積層されて互いに当接していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電極の実効的な反応面積が充分に確保されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態を図１を参照して説明する。本実施形態の燃料電池は、図１に示されるように、電解質膜１２の一側面に燃料側電極１４ａ、他側面に酸化剤側電極１４ｂを積層している（図１（Ａ）参照）。そして、燃料側電極１４ａと酸化剤側電極１４ｂとを、燃料側セパレータ１６ａと酸化剤側セパレータ１６ｂとによって挟持して押圧している。このようにして燃料電池のセル体１８が形成されている。
【００２３】
酸化剤側セパレータ１６ｂは、酸化剤側電極１４ｂ側の拡散部材１９と反対側の連通部材２０とによって形成されている。連通部材２０には、酸化剤を拡散部材１９へと供給するための複数の長溝状の連通貫通溝２２が一方向に延設されている（図１（Ｂ）参照）。本実施形態では６つの連通貫通溝２２が形成されているが６つに限定されるものではない。連通貫通溝２２の外側の開口を外側連通開口２４ａ、酸化剤側電極１４ｂ側の開口を電極側連通開口２４ｂと称する（図１（Ｃ）参照）。連通貫通溝２２の重力方向の下端部の周壁には、電極側連通開口２４ｂに含まれる全ての点のうち最も低い位置の点から、外側連通開口２４ａに向かって高さが減少する連通傾斜部２６が形成されている。なお、本明細書中において、高い及び低い、または上端及び下端といった用語は、特に断りのない限り、重力方向を基準とした位置を示すものである。なお、連通貫通溝２２の重力方向に対する上端部には連通傾斜部２６は形成されていない。
【００２４】
拡散部材１９には、酸化剤を酸化剤側電極１４ｂへと拡散するための複数の長溝状の拡散貫通溝２８が、連通貫通溝２２と直交する方向に延設されている（図１（Ｄ）参照）。本実施形態では３つの拡散貫通溝２８が形成されているが３つに限定されるものではない。拡散貫通溝２８の外側の開口を外側拡散開口３０ａ、酸化剤側電極１４ｂ側の開口を電極側拡散開口３０ｂと称する（図１（Ｅ）参照）。拡散貫通溝２８の重力方向の下端側の周壁には、電極側拡散開口３０ｂに含まれる全ての点のうち最も低い位置の点から、外側拡散開口３０ａに向かって高さが減少する拡散傾斜部３１が形成されている。
【００２５】
連通貫通溝２２と拡散貫通溝２８とによって、酸化剤側セパレータ１６ｂを貫通する複数の貫通孔３２が形成されている（図１（Ｆ）参照）。本実施形態では１８個の貫通孔３２が形成されていることになる。勿論、貫通孔３２の数も１８個に限定しないが、ここでは貫通孔３２の数を１８個として説明する。これら貫通孔３２の外側の開口を第１の開口３４ａと称する。これら第１の開口３４ａは外部に開放されている。ここで、外部に開放されているとは補機が接続されていないことを意味する。一方、貫通孔３２の酸化剤側電極１４ｂ側の開口を第２の開口３４ｂと称する。
【００２６】
貫通孔３２を規定する周壁には、連通傾斜部２６又は拡散傾斜部３１により傾斜部３６が形成されている。この傾斜部３６は、第２の開口３４ｂに含まれる全ての点のうち最も低い位置の点から、第１の開口３４ａに向かって高さが減少している。また、傾斜部３６は、第２の開口３４ｂを規定する周壁の一部分から延びている。また、上記した１８個の貫通孔３２のうち、下端部に形成されている６個の貫通孔３２においては、傾斜部３６が第１の開口３４ａを規定する周壁の一部分まで延びている。  
なお、燃料の供給方法に応じて、燃料側セパレータ１６ａも酸化剤側セパレータ１６ｂと同様な構成となっていてもよいが、本発明においては限定されない。
【００２７】
次に、上記構成の本実施形態の燃料電池の作用について説明する。燃料電池を用いて発電を行う際には、燃料側セパレータ１６ａに水素ガス等の燃料を供給し、酸化剤側セパレータ１６ｂの貫通孔３２の第１の開口３４ａに空気等の酸化剤を自己拡散により供給する。なお、燃料は、水素ガス等のガス燃料に限られず、メタノール、ボロハイドライドのアルカリ水溶液等の液体燃料であってもよい。燃料は燃料側電極１４ａに供給され、酸化剤は、貫通孔３２を介して酸化剤側電極１４ｂに供給される。この結果、電解質膜１２を介して化学反応が進行し、発電が行われる。
【００２８】
化学反応の結果、酸化剤側電極１４ｂ側には水又は苛性アルカリ水溶液等の液体が発生する。液体は重力の作用により傾斜部３６の第２の開口３４ｂ側端部まで移動する。傾斜部３６の第２の開口３４ｂ側端部に達した液体は、重力の作用により傾斜部３６上を第２の開口３４ｂ側から第１の開口３４ａ側へと移動する。さらに、連通貫通溝２２の一端部に配置されている貫通孔３２においては、液体が傾斜部３６上を移動して第１の開口３４ａまで達して、第１の開口３４ａから外部へと排出される。
【００２９】
従って、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。貫通孔３２を規定する周壁には傾斜部３６が形成されている。この傾斜部３６は、第２の開口３４ｂに含まれる全ての点のうち最も低い位置の点から、第１の開口３４ａに向かって高さが減少している。このため、酸化剤側電極１４ｂで発生した液体を、重力の作用により第２の開口３４ｂ側から第１の開口３４ａ側へと移動することができ、酸化剤側電極１４ｂ近傍に液体が滞留したり接近したりすることを防止することが可能となっている。従って、酸化剤側電極１４ｂの一部分が液体によって遮蔽されることを防止し、酸化剤側電極１４ｂの実効的な反応面積を充分に確保することが可能となっている。
【００３０】
また、傾斜部３６は、第２の開口３４ｂを規定する周壁の一部分から延びている。このため、酸化剤側電極１４ｂで発生して傾斜部３６の第２の開口３４ｂ側端部まで移動した液体は、その位置で滞留することなく速やかに第１の開口３４ａ側へと移動する。従って、酸化剤側電極１４ｂの実効的な反応面積が一層確保されている。
【００３１】
さらに、連通貫通溝２２の一端部に配置されている貫通孔３２においては、傾斜部３６が第１の開口３４ａを規定する周壁の一部分まで延びている。このため、傾斜部３６を移動した液体は、貫通孔３２内で滞留することなく速やかに第１の開口３４ａ側から外部へと移動する。従って、貫通孔３２内に液体が滞留することが少なく、酸化剤側電極１４ｂの実効的な反応面積がさらに一層確保されている。
【００３２】
本実施形態では、酸化剤側セパレータ１６ｂの連通部材２０と拡散部材１９とに夫々連通傾斜部２６及び拡散傾斜部３１が形成されている。しかしながら、拡散部材１９の厚さが液体の排出に影響を与えない程度に充分に薄い場合等には、連通部材２０のみに傾斜を形成する構成とすることも可能である。同様に、拡散部材１９のみに傾斜を形成する構成とすることも可能である。
【００３３】
図２は本発明の第２実施形態を示す。本実施形態では、図２（Ｃ）に示されるように拡散部材１９は用いられていない。そして、連通貫通溝２２（図１（Ｂ）参照）が貫通孔３２を形成している。本実施形態では拡散部材１９が用いられていないため、部品点数が削減されている。なお、セパレータは本発明の範囲内で様々に変形可能であり、例えば三層以上の構造のセパレータを用いることも可能である。
【００３４】
図２（Ｄ）は本発明の第２実施形態の変形例を示す。第２実施形態では、貫通孔３２の第１の開口３４ａから第２の開口３４ｂに向かう方向に直交する断面の形状は角に曲率半径を有する長方形である。代わって、本変形例の貫通孔３２はほぼ円形となっている。その他、楕円形状、角に曲率半径を持たない長方形等様々な変形が可能である。
【００３５】
図３（Ａ）は、本発明の第３実施形態を示す。第２実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。図３（Ａ）に示されるように、本実施形態の酸化剤側セパレータ１６ｂの貫通孔３２を規定する周壁には、傾斜部３６（以下、第１の傾斜部３６ａと称する）に対面する位置に別の傾斜部３６（以下、第２の傾斜部３６ｂと称する）が形成されている。
【００３６】
次に、上記構成の本実施形態の燃料電池の作用について説明する。第２の傾斜部３６ｂから第１の傾斜部３６ａへと向かう方向が重力方向とほぼ一致するように燃料電池を配置した場合には第１の傾斜部３６ａ上を液体が移動し、第１の傾斜部３６ａから第２の傾斜部３６ｂへと向かう方向が重力方向とほぼ一致するように燃料電池を配置した場合には第２の傾斜部３６ｂ上を液体が移動する。
【００３７】
従って、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。燃料電池が搭載される機器、例えば、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯機器を使用する際には、上下が反転されて使用される場合が想定される。このような機器においては、本実施形態の燃料電池を第１の傾斜部３６ａと第２の傾斜部３６ｂとを結ぶ方向が機器の上下方向に一致するように搭載することにより、機器を上下を反転させて使用する場合であっても第１実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００３８】
また、携帯機器に限らず、機器に組み付ける際に、上下を気にしなくてもよいので、機器への組み付けが容易になる。さらに、燃料電池のセル体１８を組み立てる際にも、酸化剤側セパレータ１６ｂの上下方向を間違えないように気をつける必要がなく、組立が容易である。
【００３９】
図３（Ｂ）乃至図３（Ｄ）は、第３実施形態の第１乃至第３変形例を示す。図３（Ａ）に示される第３実施形態では、第１の開口３４ａから第２の開口３４ｂに向かう方向、及び、第１の傾斜部３６ａから第２の傾斜部３６ｂに向かう方向に平行な平面で、貫通孔３２を切断した断面はほぼ台形となっている。代わって、図３（Ｂ）及び図３（Ｄ）に示されるように、貫通孔３２の形状を様々な形状に変形することが可能である。また、図３（Ａ）に示される第３実施形態の貫通孔３２の第１の開口３４ａから第２の開口３４ｂに向かう方向に直交する断面の形状はほぼ角に曲率半径を有する長方形である。代わって、図３（Ｄ）に示されるように、例えば円形等、貫通孔３２の形状を様々な形状に変更することが可能である。
【００４０】
図４（Ａ）は、本発明の第４実施形態を示す。第３実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の貫通孔３２の第１の開口３４ａから第２の開口３４ｂに向かう方向に直交する断面の形状はほぼ円形となっている。そして、第１の傾斜部３６ａと第２の傾斜部３６ｂとの間の内の一方の間に第３の傾斜部３６ｃが形成され、他方の間に第４の傾斜部３６ｄが形成されている。即ち、第４の傾斜部３６ｄから第３の傾斜部３６ｃに向かう方向が重力の方向とほぼ一致するように燃料電池が配置された場合には第３の傾斜部３６ｃ上を液体が移動し、第３の傾斜部３６ｃから第４の傾斜部３６ｄに向かう方向が重力の方向とほぼ一致するように燃料電池が配置された場合には第４の傾斜部３６ｄ上を液体が移動するようになっている。このように、本実施形態の燃料電池を搭載した機器においては、機器を重力の方向に対して様々な姿勢で使用する場合であっても第１実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００４１】
また、携帯機器に限らず、機器に組み付ける際に、上下左右を気にしなくてもよいので、機器への組み付けが容易になる。さらに、燃料電池のセル体１８を組み立てる際にも、酸化剤側セパレータ１６ｂの上下左右方向を間違えないように気をつける必要がなく、組立が容易である。
【００４２】
図４（Ｂ）は、本発明の第４実施形態の変形例を示す。この変形例では、傾斜部３６が貫通孔３２を規定する周壁の全周に渡って形成されている。本変形例の場合は機器を重力の方向に対してさらに様々な姿勢で使用する場合であっても、第１実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００４３】
また、携帯機器に限らず、機器に組み付ける際に、円周方向に対して向きを気にしなくてもよいので、機器への組み付けがさらに容易になる。また、燃料電池のセル体１８を組み立てる際にも、酸化剤側セパレータ１６ｂの円周方向に対して向きを間違えないように気をつける必要がなく、さらに組立が容易である。
【００４４】
図５は、本発明の第５実施形態を示す。第３実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の酸化剤側セパレータ１６ｂの貫通孔３２を規定する周壁の第２の開口３４ｂ側の端部には、第２の開口３４ｂにほぼ垂直な面取り部３８が形成されている。このため、この部分の強度が増大されており、変形が生じにくくなっている。従って、酸化剤側セパレータ１６ｂと酸化剤側電極１４ｂとの間の密着性を損ないにくくなっている。また、酸化剤側セパレータ１６ｂにそれほど大きな剛性が必要ではなくなっており、材料選択の幅が広がっている。
【００４５】
図６は、本発明の第６実施形態を示す。第１実施形態の変形例と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の酸化剤側セパレータ１６ｂの貫通孔３２を規定する周壁には、傾斜部３６に対面する位置に第２の傾斜部４０が形成されている。この第２の傾斜部４０は、第１の開口３４ａに含まれる全ての点のうち重力方向において最も高い位置の点から、第２の開口３４ｂに向かって高さが増加している。また、第２の傾斜部４０は、第２の開口３４ｂを規定する周壁の一部分から第１の開口３４ａを規定する周壁の一部分まで延びている。
【００４６】
燃料電池を用いて発電を行う際には、第２の傾斜部４０から傾斜部３６へと向かう方向が重力の方向とほぼ一致するように燃料電池を配置する。この結果、液体が酸化剤側セパレータ１６ｂの酸化剤側電極１４ｂ側とは反対側の面を重力の作用によって移動し、第１の開口３４ａの第２の傾斜部４０側の端部に達した場合であっても、液体が貫通孔３２の内部へと流入することが防止される。なお、重力方向に複数の第１の開口３４ａが配置された場合には、上部の第１の開口３４ａから排出された液体が下部の第１の開口３４ａへ流入するのが防止されることとなり特に有効である。このような効果は、上述した図３（Ｂ）及び（Ｃ）のような貫通孔形状においても期待することができる。
【００４７】
なお、上述の第１乃至第６実施形態及びそれらの変形例は、燃料の種類や供給方法によっては、燃料側セパレータ１６ａに応用できる。例えば、燃料側セパレータ１６ａも酸化剤側セパレータ１６ｂと同様な構成にし、燃料及び酸化剤等の発電のための活物質を自己拡散によって供給するようにしてもよい。
【００４８】
以下、図７を参照して、上記実施形態の酸化剤側セパレータ１６ｂの製造方法の一例について説明する。この製造方法は、半導体製造技術を利用したマイクロマシン技術を用いるものである。以下では、図３（Ａ）に示される本発明の第３実施形態の酸化剤側セパレータ１６ｂの製造方法を説明する。
【００４９】
（工程１）図７（Ａ）に示されるように、面方位（１００）の単結晶シリコン基板４２を準備する。ここで便宜上、図中下側の面を第１の面４４ａ、上側の面を第２の面４４ｂと称する。
【００５０】
（工程２）図７（Ｂ）に示されるように、シリコン基板４２の両面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によってシリコン窒化膜４６等を成膜する（以下、シリコン窒化膜４６が成膜されたとして説明する）。
【００５１】
（工程３）図７（Ｃ）に示されるように、シリコン基板４２の第２の面４４ｂに成膜されたシリコン窒化膜４６の内、貫通孔３２（図７（Ｆ）参照）を形成したい位置にあるシリコン窒化膜４６をフォトリソグラフィ等によって除去する。
【００５２】
（工程４）図７（Ｄ）に示されるように、シリコン基板４２を水酸化カリウム水溶液等で結晶異方性エッチングする。
【００５３】
（工程５）図７（Ｅ）に示されるように、全てのシリコン窒化膜４６を燐酸等で除去する。この結果、シリコン基板４２に貫通孔３２が形成される。
【００５４】
（工程６）図７（Ｆ）に示されるように、シリコン基板４２の表面に蒸着、めっき等により金属膜４８を成膜する。なお、この工程は酸化剤側セパレータ１６ｂの導電性を向上させるものであり必ずしも必要なものではない。
【００５５】
上記方法では、半導体製造技術を利用したマイクロマシン技術によって酸化剤側セパレータ１６ｂを製造している。このため、形状精度のよい酸化剤側セパレータ１６ｂを安価に提供することが可能となっている。さらに、かかる製造方法によれば形状精度のよい微少なセパレータ１６ａ，１６ｂを安価に製造することができ、燃料電池の小型化に対応することが可能となっている。
【００５６】
工程１でシリコン基板４２の替わりに、ガラス基板、ガラス・エポキシ基板等を用いることが可能である。なお、これらの基板は絶縁体であり、導電性を得るための工程６は必須となる。一方、工程１でシリコン基板４２の替わりに、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等の金属基板を用いることが可能である。この場合、酸化剤側セパレータ１６ｂは工程６を行うことなく良好な導電性を有することとなる。
【００５７】
また、上記方法では結晶異方性エッチングを使用して直線状の傾斜部３６を形成しているが、等方性エッチングを使用することにより曲線状の傾斜部３６を形成することが可能である。工程１でシリコン基板４２の替わりにガラス基板を用いた場合には、工程４でフッ化水素水溶液と硝酸との混合液やプラズマエッチング装置等を用いることにより等方性エッチングを行うことが可能となる。また、工程１で金属基板を用いた場合には、酸系のエッチング液やプラズマエッチング装置等を用いることにより等方性エッチングを行うことが可能となる。
【００５８】
ところで、ポンプ等の補機を用いる燃料電池の場合には、燃料又は酸化剤を供給するために、燃料又は酸化剤の流れる流路内に圧力を負荷することとなる。この場合、流路の形状に応じて、電極近傍の液体が、負荷される圧力により排除される場合がある。即ち、電極の反応の実効面積の減少がある程度防止されることが想定される。しかしながら、自己拡散型の燃料電池については、このような効果が想定されず、電極の反応の実効面積を充分に確保する機構が特に必要となる。もちろん、本発明は補機を用いる燃料電池にも有効であるが、上記した理由により自己拡散型の燃料電池に適用する際には顕著な効果を期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、電極の実効的な反応面積が充分に確保されている、電解質体が一側方に配置されている電極の他側方にセパレータを当接させた燃料電池を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（Ａ）は、本発明の第１実施形態の燃料電池のセル体を示す側面図、（Ｂ）は、同実施形態の酸化剤側セパレータの連通部材を示す正面図、（Ｃ）は、同実施形態の酸化剤側セパレータの連通部材を（Ｂ）のＩＣ−ＩＣ線に沿って切断して示す断面図、（Ｄ）は、同実施形態の酸化剤側セパレータの拡散部材を示す正面図、（Ｅ）は、同実施形態の酸化剤側セパレータの拡散部材を（Ｄ）のＩＥ−ＩＥ線に沿って切断して示す縦断面図、（Ｆ）は、同実施形態の酸化剤側電極及び酸化剤側セパレータを示す縦断面図。
【図２】（Ａ）は、本発明の第２実施形態の酸化剤側セパレータを示す正面図、（Ｂ）は、同実施形態の酸化剤側セパレータを（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿って切断して示す縦断面図、（Ｃ）は、同実施形態の酸化剤側電極及び酸化剤側セパレータを示す縦断面図、（Ｄ）は、同実施形態の変形例の酸化剤側セパレータの貫通孔を示す正面図。
【図３】（Ａ）は、本発明の第３実施形態の酸化剤側電極及び酸化剤側セパレータを示す縦断面図、（Ｂ）は、同実施形態の第１変形例の酸化剤側電極及び酸化剤側セパレータを示す縦断面図、（Ｃ）は、同実施形態の第２変形例の酸化剤側電極及び酸化剤側セパレータを示す縦断面図、（Ｄ）は、同実施形態の第３変形例の酸化剤側セパレータの貫通孔を示す正面図。
【図４】（Ａ）は、本発明の第４実施形態の第１変形例の酸化剤側セパレータの貫通孔を示す正面図、（Ｂ）は、同実施形態の第２変形例の酸化剤側セパレータの貫通孔を示す正面図。
【図５】本発明の第５実施形態の酸化剤側電極及び酸化剤側セパレータを示す縦断面図。
【図６】本発明の第６実施形態の酸化剤側電極及び酸化剤側セパレータを示す縦断面図。
【図７】（Ａ）は、本発明の第３実施形態の酸化剤側セパレータの製造方法における、基板を準備する工程を示す断面図、（Ｂ）は、基板の両面を成膜する工程を示す断面図、（Ｃ）は、膜の一部を除去する工程を示す断面図、（Ｄ）は、エッチングする工程を示す断面図、（Ｅ）は、膜の全部を除去する工程を示す断面図、（Ｆ）は、導電膜を被覆する工程を示す断面図。
【図８】（Ａ）は、従来技術の燃料電池のセル体を示す側面図、（Ｂ）は、従来技術の酸化剤側セパレータの連通部材を示す正面図、（Ｃ）は、従来技術の酸化剤側セパレータの拡散部材を示す正面図、（Ｄ）は、従来技術の別の酸化剤側セパレータを説明するための図。
【符号の説明】
【００６１】
１２…電解質体、１４ａ，１４ｂ…電極、１６ａ，１６ｂ…セパレータ、３２…貫通孔、３４ａ…第１の開口、３４ｂ…第２の開口、３６…傾斜部。
【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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