[发明专利]燃料电池单元电池、燃料电池单元电池阵列、燃料电池模件和燃料电池系统

权利要求书

1.燃料电池单元电池，其具有PIN结构，该PIN结构具备由p型半导体构成的燃料极、由n型半导体构成的氧极和存在于所述燃料极和所述氧极之间且由真性半导体构成的中间层，

所述燃料极是多孔的且为燃料流体透过性的，在多孔部的空孔内面形成金属系催化剂层，

所述氧极是多孔的且为氧化性流体透过性的，在多孔部的空孔内面形成金属系催化剂层，

所述中间层是多孔的且可以保持电解质溶液，具有使所述燃料极生成的氢离子透过而不使电子通过的性质，

以将含有氢的燃料流体供给到所述燃料极的表面，将含有氧的氧化性流体供给到所述氧极的表面的方式而构成，

具有与所述燃料极和所述氧极分别电连接的连接端子。

2.燃料电池单元电池，其具有p-n结构，该p-n结构具备由p型半导体构成的燃料极、由n型半导体构成的氧极和存在于所述燃料极和所述氧极之间的中间层，

所述燃料极是多孔的且为燃料流体透过性的，在多孔部的空孔内面形成金属系催化剂层，

所述氧极是多孔的且为氧化性流体透过性的，在多孔部的空孔内面形成金属系催化剂层，

所述中间层在所述燃料极和所述氧极中的至少一方侧形成，是多孔的且可以保持电解质溶液，具有使所述燃料极生成的氢离子透过而不使电子通过的性质，

所述燃料极和所述氧极在形成了所述中间层的面接合，

以将含有氢的燃料流体供给到所述燃料极的表面，将含有氧的氧化性流体供给到所述氧极的表面的方式而构成，

具有与所述燃料极和所述氧极分别电连接的连接端子。

3.燃料电池单元电池，其具有pn-pn结构，该pn-pn结构具备：具有燃料流体供给面侧由p型半导体层构成且另一面由n型半导体层构成的pn接合区域的燃料极、具有氧化性流体供给面侧由n型半导体层构成且另一面由p型半导体层构成的pn接合区域的氧极、和作为存在于所述燃料极的所述n型半导体层和所述氧极的p型半导体层之间的中间层的电解质层，

所述燃料极是多孔的，所述燃料极中的所述p型半导体层比所述n型半导体层厚度厚且为燃料流体透过性的，在多孔部的空孔内面形成金属系催化剂层，所述n型半导体层为燃料流体非透过性的，

所述氧极是多孔的，所述氧极中的所述n型半导体层比所述p型半导体层厚度厚且为氧化性流体透过性的，在多孔部的空孔内面形成金属系催化剂层，

所述中间层含有电解质溶液，具有使所述燃料极生成的氢离子透过的性质，

以将含有氢的燃料流体供给到所述燃料极的表面，将含有氧的氧化性流体供给到所述氧极的表面的方式而构成，

具有与所述燃料极和所述氧极分别电连接的连接端子。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池单元电池，其中所述燃料极和所述氧极中的至少一方为光透过性的。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池单元电池，以使光照射到所述中间层的所述电解质的方式而构成。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池单元电池，其中在所述燃料极和所述氧极中至少一方的所述空孔的内面和所述催化剂层之间具有金属系导电性层。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池单元电池，其中所述燃料流体是甲醇或氢气。

8.根据权利要求1或2所述的燃料电池单元电池，其中所述燃料极中具有燃料流体透过性的多孔部的空孔的直径和所述氧极中具有氧化性流体透过性的多孔部的空孔的直径为微米级，所述中间层的多孔部的空孔的直径为纳米级。

9.根据权利要求3所述的燃料电池单元电池，其中所述燃料极中p型半导体层部的空孔的直径和所述氧极中n型半导体层部的空孔的直径为微米级，所述燃料极中n型半导体层部的空孔的直径和所述氧极中p型半导体层部的空孔的直径为纳米级。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池单元电池，其中构成所述燃料极和所述氧极的半导体材料是硅、锗和包括氧化钛的氧化物半导体中的任一种。

11.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池单元电池，其中构成所述金属系催化剂层的金属系催化剂是铂、铱、钯、铑、钌和含有它们中至少2种的合金中的一种，或钛氧化物。