MEMS在微型发电机与电池领域的运用

作者：江刺正喜

　　在电源方面，目前日产汽车正在开发一种借用汽车涡轮增压机技术（非MEMS技术）的便携型燃气轮发电机。美国DARPA（Defense Advanced Research Project Agency，国防尖端研究项目机构）正在实施一种旨在运用MEMS技术将这种小型发电机设计成手掌大小、名为“Palm Power（掌上电源）”的研究项目。有可能用于士兵配备的信息终端电源。在微型燃气轮发电机方面，运用硅材料的研究正由美国麻省理工学院（MIT）加紧实施。现已证实，利用硅的深度RIE加工技术生产，通过对气压驱动的涡轮进行小型化设计，能够实现130万转/分钟的高速转动（图12）。

　　除此之外，日本东北大学正在开发一种使用SiC的微型燃气轮发电机转子叶片（图13）。要想使之达到实用化，必须使用高耐热性材料，因此就使用可将由RIE方法加工的硅制成模具的反应烧结工艺，制作出了高耐热性SiC的微结构物体。

燃料电池必不可少的技术

　　和发电机同样重要的是电池。目前业界正在加紧研制燃料盒式小型燃料电池。它是固体高分子型燃料电池的小型化，很多产品直接使用甲醇。

　　但从效率上来讲，氢气更适合于固体高分子燃料电池，因此在利用微加工技术生产的微型反应器（小型燃料改质器）中边生成边使用的氢气生成技术，以及贮氢技术的开发正在进行之中。为了对被业界寄予厚望的贮氢技术——碳纳米管的贮氢性能进行优化，日本东北大学使用装在硅的振动子上的碳纳米管，对其贮氢量进行了测定（图14）。现已确认能够贮藏其本身重量6％的氢气。在该研究事例中，硅悬壁的厚度仅170nm，Q系数则高达25万，因此能够非常灵敏地将吸附氢气的微小重量变化作为共振频率的变化检测出来。

         图12                           图13                          图14
   

    ■日文原文

      特別連載「MEMSの本質を理解する」（6），「マイクロ発電機，電池への応用」