MEMS在微型發(fā)電機與電池領域的運用

作者：江刺正喜

　　在電源方面，目前日產(chǎn)汽車正在開發(fā)一種借用汽車渦輪增壓機技術（非MEMS技術）的便攜型燃氣輪發(fā)電機。美國DARPA（Defense Advanced Research Project Agency，國防尖端研究項目機構）正在實施一種旨在運用MEMS技術將這種小型發(fā)電機設計成手掌大小、名為“Palm Power（掌上電源）”的研究項目。有可能用于士兵配備的信息終端電源。在微型燃氣輪發(fā)電機方面，運用硅材料的研究正由美國麻省理工學院（MIT）加緊實施。現(xiàn)已證實，利用硅的深度RIE加工技術生產(chǎn)，通過對氣壓驅(qū)動的渦輪進行小型化設計，能夠?qū)崿F(xiàn)130萬轉/分鐘的高速轉動（圖12）。

　　除此之外，日本東北大學正在開發(fā)一種使用SiC的微型燃氣輪發(fā)電機轉子葉片（圖13）。要想使之達到實用化，必須使用高耐熱性材料，因此就使用可將由RIE方法加工的硅制成模具的反應燒結工藝，制作出了高耐熱性SiC的微結構物體。

燃料電池必不可少的技術

　　和發(fā)電機同樣重要的是電池。目前業(yè)界正在加緊研制燃料盒式小型燃料電池。它是固體高分子型燃料電池的小型化，很多產(chǎn)品直接使用甲醇。

　　但從效率上來講，氫氣更適合于固體高分子燃料電池，因此在利用微加工技術生產(chǎn)的微型反應器（小型燃料改質(zhì)器）中邊生成邊使用的氫氣生成技術，以及貯氫技術的開發(fā)正在進行之中。為了對被業(yè)界寄予厚望的貯氫技術——碳納米管的貯氫性能進行優(yōu)化，日本東北大學使用裝在硅的振動子上的碳納米管，對其貯氫量進行了測定（圖14）?，F(xiàn)已確認能夠貯藏其本身重量6％的氫氣。在該研究事例中，硅懸壁的厚度僅170nm，Q系數(shù)則高達25萬，因此能夠非常靈敏地將吸附氫氣的微小重量變化作為共振頻率的變化檢測出來。

         圖12                           圖13                          圖14
   

    ■日文原文

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