ＩＣカード
【課題】
十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたＩＣカードを提供すること。また、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ない新規なＩＣカードを提供すること。
【解決手段】
ＩＣチップを含む電子装置と、電子装置が動作するために必要な電気エネルギーを与える電池と、を搭載するＩＣカードにおいて、この内蔵させる電池として、発電部として第１の電極１が配置された酸性媒体２と、第２の電極３が配置された塩基性媒体４とが備えられ、酸性媒体２及び塩基性媒体４が互いに隣接もしくは近設されてなり、酸性媒体２及び塩基性媒体４の少なくともいずれかに反応物質が含有された電池を適用する。
十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたＩＣカードを提供すること。また、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ない新規なＩＣカードを提供すること。
【解決手段】
ＩＣチップを含む電子装置と、電子装置が動作するために必要な電気エネルギーを与える電池と、を搭載するＩＣカードにおいて、この内蔵させる電池として、発電部として第１の電極１が配置された酸性媒体２と、第２の電極３が配置された塩基性媒体４とが備えられ、酸性媒体２及び塩基性媒体４が互いに隣接もしくは近設されてなり、酸性媒体２及び塩基性媒体４の少なくともいずれかに反応物質が含有された電池を適用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはＩＣ（集積回路）情報カード、特にその一部分に電源を有するＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にＩＣカードは、情報を記録し、取り出し、処理し、発信するための集積回路（ＩＣ）を有する情報カードを言う。ＩＣカードは金融、商業、運輸、通信、安全衛生、および身分証明と保安の領域で有利に応用されている。
【０００３】
一般に、接触式ＩＣカードは電気回路に電源を設け、電池をそのようなカードに組み込むことが知られており、リチウム電池等が使用されている。
【０００４】
現在、ＩＣカードに限らず、様々な電気機器の要請から、多種類の電池が開発されているが、各電池はそれぞれ、環境安全性、経済性、供給できる電気エネルギー量、携帯性や貯蔵性、使用環境対応性、リサイクル性等の各項目について長所と短所が異なるので、使用目的に合わせて電池が選択され、実用に供されている。いずれの電池においても共通の重要な技術要素は、どのような化学物質の反応を利用するのか、その反応をどのようにして促進するのか、また、その化学物質をどのような形態で貯蔵・供給・回収するのかという点にある。
【０００５】
電池では、還元反応（相手に電子を与えるか、若しくは酸素を引き抜く）を引き起こす還元剤と、酸化反応（相手から電子を引き抜くか、若しくは酸素を与える）を引き起こす酸化剤と、の２種の化学物質を使用する。その化学反応を、相対する２つの電極で別々に引き起こすことによって、発生した電子のエネルギーを外部に取り出す（電子の発生に伴って両極で生成したイオンは電池内部で中和される）。それらの反応効率は、使用する化学物質の種類と反応様式、電極材質や活性度、また、電解質を含めた反応場の環境に依存する。更に、どのような物質を選択して電池を構成するかは、前述した使用時のみならず、製造時・廃棄時も含めた電池システム全体の良否に関わるポイントである。
【０００６】
現状の電池では、効率よく上記反応を実現させるために、有害な物質を使用している。そのため、電池は、一般に使用済み電池として回収し、処理されている。
【０００７】
例えば、マンガン系や水銀系の一次電池の場合、電極に亜鉛や水銀あるいはリチウムといった非常に有害性の物質を一部含んでいる。これらの電池は、経済性や化学物質の貯蔵性に優れるが、使用後にそれらの重金属類を放置すると環境に悪影響を与えてしまうため、厳密な回収が必要になる。それらの電池のパッキングとして金属が使用されているため、消却処理も不可能である。また、充電による再利用ができないため、使用後の電池廃棄や再資源化に多くのコストがかかってしまう。
【０００８】
また、例えば、リチウムイオン二次電池は、電気エネルギー量に優れ、また、充電による再利用が可能であるが、リチウムが空気中の水分や酸素に対して非常に不安定な発火物であるため、その危険性を回避するためには電池のパッケージングや使用環境に十分な安全対策を払わねばならない。更に、電池寿命後の回収や再資源化は必須であり、電池の製造から使用・廃棄までの全体コストを引き上げてしまう。
【０００９】
近年、すべての製品に、環境への配慮が求められており、ＩＣカードも同様である。電池を搭載したＩＣカードも環境や、電池廃棄、再資源化を考慮される必要が出てきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上から、本発明は上記従来の課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたＩＣカードを提供することを目的とする。
また、本発明のいくつかの形態においては、従来の電池が抱える問題を解決したＩＣカード、例えば、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ない新規なＩＣカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は下記の本発明により達成される。
すなわち、本発明は、電池と、前記電池の電力供給によって動作するＩＣチップと、を搭載するＩＣカードであり、
前記電池は、その発電部が少なくとも第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備え、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体が互いに隣接もしくは近設されてなり、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなることを特徴としている。
【００１２】
本発明のＩＣカードにおいては、搭載する電池が下記第１〜第２１の態様の少なくとも１つ適用されていることが好ましい。
（１）第１の態様は、前記電池の前記発電部が、ラミネートフィルムにより覆われている態様である。
（２）第２の態様は、前記ラミネートフィルムが通気遮断性金属フィルムと絶縁性樹脂フィルムとで構成されたラミネートフィルムである態様である。
（３）第３の態様は、発電部の少なくとも一部が、ポリマー樹脂、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料からなるシートに覆われてなる態様である。
（４）第４の態様は、前記反応物質が、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれに含有されてなる態様である。
（５）第５の態様は、前記酸性媒体に含有される前記反応物質としての第１の物質と、前記塩基性媒体に含有される前記反応物質としての第２の物質とが、同一の物質である態様である。
（６）第６の態様は、前記反応物質が、過酸化水素である態様である。
（７）第７の態様は、前記反応物質が、当該反応物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって当該反応物質を生成する液体もしくは固体、の状態で供給されてなる態様である。
（８）第８の態様は、前記酸性媒体が酸性水溶液からなり、かつ、前記塩基性媒体が塩基性水溶液からなる態様である。
【００１３】
（９）第９の態様は、前記酸性水溶液が、硫酸、メタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、及びフマル酸からなる群より選択される酸を１以上含む態様である。
【００１４】
（１０）第１０の態様は、前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含む態様である。
【００１５】
（１１）第１１の態様は、前記酸性媒体が酸性のイオン交換部材から構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン交換部材から構成される態様である。
（１２）第１２の態様は、前記イオン交換部材が、ポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂、ポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の高分子電解質膜、ポリビニルスチレン系のイオン交換膜、及び繊維状ポリスチレン系のイオン交換濾紙からなる群より選択される態様である。
（１３）第１３の態様は、前記酸性媒体が酸性のイオン伝導性ゲルから構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン伝導性ゲルから構成される態様である。
（１４）第１４の態様は、前記酸性のイオン伝導性ゲルが、酸性水溶液を、寒天、又はその塩類によりゲル化してなる態様である。
（１５）第１５の態様は、前記塩基性のイオン伝導性ゲルが、塩基性水溶液をカルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸、又はその塩類によりゲル化してなる態様である。
（１６）第１６の態様は、前記酸性媒体が酸性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状態化してなる様態である。
（１７）第１７の態様は、前記塩基性媒体が塩基性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状化してなる様態である。
【００１６】
（１８）第１８の態様は、前記第１の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成される態様である。
（１９）第１９の態様は、前記第２の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成される態様である。
【００１７】
（２０）第２０の態様は、前記第１の電極及び第２の電極が、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状である態様である。
（２１）第２１の態様は、前記第１の電極及び前記第２の電極が、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法により、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれ配置されてなる態様である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたＩＣカードを提供することができる。また、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ない新規なＩＣカードを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のＩＣカードについて詳細に説明する。
＜ＩＣカード＞
本発明は、ＩＣチップを含む電子装置と、前記電子装置が動作するために必要な電気エネルギーを与える（電力供給）ための電池と、を内蔵したＩＣカードである。
【００２０】
＜電池＞
本発明のＩＣカードに搭載する電池（以下、本発明の電池と称する）は、その発電部が、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備えてなる。そして、酸性媒体及び塩基性媒体は互いに隣接もしくは近設してなり、酸性媒体及び塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなる。
また、本発明の電池は、上述の各部材を備える構成を有するバイポーラー型の一次電池である。なお、本発明において、バイポーラー型の電池とは、酸性媒体と塩基性媒体が隣接もしくは近設し、これらの中に電気エネルギーを取り出すための物質（反応物質）と電極が含まれる構成を有するものである。
【００２１】
そして、本発明の電池は、ＩＣカードに搭載させることから、薄型であることが好ましい。また、後述するが、発電部が簡易な構成であり、かつＩＣカードに搭載すべく薄型にしても十分な発電能を有する。
【００２２】
このため、本発明の電池を内蔵するＩＣカードは、電子装置に安定した電力供給が図られると共に、電池が搭載されているにも係わらず、薄型で、利便性がよいものとなる。
ここで、薄型の電池とは、ＩＣカードに問題なく搭載できる程度に薄ければよいが、電池全体の厚み（最大厚み）が０．１〜１．８ｍｍであることがよい。より好ましくは０．１〜１ｍｍさらに好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。
【００２３】
酸性媒体または塩基性媒体に含有される反応物質は、下記のような作用により正極側及び／または負極側での電極反応を生じさせ、効率のよい電気エネルギーの発生を可能とする。すなわち、かかる反応物質が、酸性媒体または塩基性媒体に存在しないと、電池としての十分な起電力が得られないことになる。
【００２４】
例えば、上記反応物質が、酸性媒体及び塩基性媒体のそれぞれに含有されてなる場合、酸性媒体中の反応物質である第１の物質は、その酸性媒体中に含まれる水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う反応を生じさせる。一方、塩基性媒体中の反応物質である第２の物質は、その塩基性媒体中に含まれる水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する反応を生じさせる。
【００２５】
特に、本発明における電池は、まず、（１）上記の酸性媒体中またはこれに接触する電極近傍で第１の物質及び水素イオンが共存し、共に反応系物質として第１の電極から電子を奪う（酸化する）反応を引き起こす。また、（２）上記塩基性媒体中或いはこれに接触する電極近傍で第２の物質及び水酸化物イオンが共存し、共に反応系物質として電極に電子を与える（還元する）反応を引き起こす。このような（１）及び（２）の反応が同時に進行して、外部回路を駆動する電気エネルギーを発生する。
【００２６】
第１の物質による第１の電極から電子を奪う反応に加わり、また、その濃度増加は反応を促進する（化学平衡を生成系方向にずらす）作用を有する。一方、塩基性媒体を構成する水酸化物イオンは、第２の物質による第２の電極へと電子を供与する反応に加わり、また、その濃度増加は反応を促進する作用を有する。このため、水素イオン濃度或いは水酸化物イオン濃度を高くする、即ち、酸性媒体中ではｐＨを低くし、塩基性媒体ではｐＨを高くすることで反応を増強させることが可能となり、出力を高めることが可能な構成を有している点でも有効である。
【００２７】
また、本発明の電池を構成する各部材（第１の電極及び第２の電極）は、酸性、塩基性媒体に腐食されない材料、すなわち炭素および導電性を有する炭化水素を骨格とする有機物、または、白金や金からなることがよい。また、酸性、塩基性媒体には重金属を含む物質を使用しないことがよい。このように、通常の電池とは異なり、各部材が有害な重金属を含まずに構成することが可能であるので、その場合には厳重なパッキングも不必要となるだけではなく、通常の電池のように厳密な回収が不必要となる。その結果、本発明の電池を内蔵するＩＣカードは、環境汚染の恐れは無くなり、かつ、回収、再利用にかかるコストが削減できる。
【００２８】
以下、電池を構成する各部材について、詳細に説明する。
（酸性媒体及び塩基性媒体）
本発明において、酸性媒体は、重金属を含まず、ｐＨ７未満（好ましくは、ｐＨが３以下）である媒体を指し、水素イオンが存在する酸性反応場を形成し得ることが好ましい。また、塩基性媒体は重金属を含まず、ｐＨ７を超える（好ましくは、ｐＨが１１以上）媒体を指し、水酸化物イオンが存在する塩基性反応場を形成し得ることが好ましい。ここでいう重金属とは比重が４または５ｇ／ｃｍ3以上の金属を指し、主なものは、鉛・水銀・カドミウム・マンガンなどが挙げられる。
【００２９】
これらの酸性媒体及び塩基性媒体としては、それぞれが独立に、液体状態、ゲル状態（含ペースト状態）、固体状態のいずれの態様であってもよいが、両媒体が同じ態様であることが好ましい。また、酸性媒体及び塩基性媒体としては、有機化合物、無機化合物の種類に関らず用いることができる。
なお、いずれの場合でも、後述するような材料を使用する。
【００３０】
酸性媒体と塩基性媒体との好ましい組み合わせは、例えば、硫酸や塩酸、リン酸等の酸性水溶液と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アンモニウム化合物等の塩基性水溶液と、の水溶液の組み合わせ；それらの水溶液をゲル化剤によってゲル化したイオン伝導性ゲルの組み合わせ；スルホン酸基やリン酸基を有する酸性のイオン交換部材と、４級アンモニウム基を有する塩基性のイオン交換部材と、のイオン交換部材（イオン交換樹脂を用いた膜、濾紙などの形態を含む）の組み合わせ；硫酸処理した活性炭等の固体酸と、塩基処理した活性炭等の固体塩基と、の固体物の組み合わせ；などが挙げられる。
【００３１】
より具体的には、酸性水溶液としては、硫酸、メタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、及びフマル酸からなる群より選択される酸を１以上含む水溶液を用いることが好ましく、中でも、強酸である、硫酸、塩酸、リン酸を含むことがより好ましい。
【００３２】
また、塩基性水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び、水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含む水溶液を用いることができ、中でも、強塩基である、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを含むことがより好ましい。
【００３３】
さらに、酸性媒体としての酸性のイオン伝導性ゲルは、上記のような酸性水溶液を、架橋ポリアクリル酸、寒天、又はその塩類などのゲル化剤を用いて、ゲル化したものが好ましい。
一方、塩基性媒体としての塩基性のイオン伝導性ゲルは、上記のような塩基性水溶液を、例えば、カルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸やその塩類、をゲル化剤として用いて、ゲル化したものが好ましい。
なお、上記の酸や塩基は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、ゲル化剤の使用方法も同様である。
ペースト状態として好適なものとしては、酸性液体または塩基性液体と粉末とを混合したものが挙げられるが、特に炭素系粉末が好ましい。炭素系粉末としては、グラファイト、活性炭、カーボンブラック等が好適であるが、特にこれらに限定されない。
また、前記の酸性のイオン交換部材及び塩基性のイオン交換部材としては、イオン交換樹脂を用いた、イオン交換膜、固体高分子電解質膜、濾紙などの形態を含む。好適なものとしては、スルホン酸基やリン酸基などの強酸性基を有する強酸性イオン交換樹脂や、４級アンモニウム基などの強塩基性基を有する強塩基性イオン交換樹脂を用いた各イオン交換部材である。より具体的には、例えば、製品名ダウエックス（Ｄｏｗ社製）や、製品名ダイヤイオン（三菱化学社製）、製品名アンバーライト（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａｓｓ社製）に代表されるポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂や、製品名ナフィオン（ＤｕＰｏｎｔ社製）、製品名フレミオン（旭ガラス社製）、製品名アシプレックス（旭化成工業社製）に代表されるポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の固体高分子電解質膜、製品名ネオセプタ（トクヤマ社製）、製品名ネオセプタＢＰ−１（トクヤマ社製）に代表されるポリビニルスチレン系のイオン交換膜、ポリスチレン系の繊維状イオネックスイオン交換体で形成されたイオン交換濾紙製品名ＲＸ−１（東レ社製）等が挙げられる。
更に、固体酸として好適なものとしては、カオリナイトやモンモリナイト等の粘度鉱物、ゼオライト、また酸性物質を添着した活性炭が挙げられる。
【００３４】
固体塩基として好適なものとしては、塩基性物質を添着した活性炭が挙げられる。
本発明の電池において、酸性媒体及び塩基性媒体は、互いに隣接もしくは近設することを必須とするが、これは、酸性媒体中で水素イオンを放出することにより生成した対陰イオンと、塩基性媒体中で水酸化物イオンを放出したことにより生成した対陽イオンと、により塩を形成させて電荷のバランスをとることを可能とするためである。そのため、例えば、上述のように、両媒体が、酸性水溶液と塩基性水溶液とからなる場合、生成した陽イオン及び／又は陰イオンを透過可能な特性を有している膜、あるいは、生成した陽イオン及び／又は陰イオンが移動可能な塩橋を用いれば、酸性媒体と塩基性媒体との間が分離される態様であってもかまわない。また、それぞれの全体が隣接している必要はなく、その一部が隣接していればよい。
【００３５】
（反応物質）
反応物質は、酸性媒体中に含有させる場合は、当該酸性媒体中で、水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生成させる物質（酸化剤）であれば、如何なるものをも用いることができる。一方、塩基性媒体中に含有させる場合は、当該塩基性媒体中で、水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する還元反応を生成させる物質（還元剤）であれば、如何なるものをも用いることができる。
ここでは、好ましい態様として、酸性媒体に含有される反応物質としての第１の物質、及び、塩基性媒体に含有される反応物質としての第２の物質を例に、以下詳細に説明する。
【００３６】
第１の物質としては、水素イオン濃度が高い場合に反応が促進される物質であることが好ましい。具体的には、過酸化水素、酸素等をもちいることができる。また、これらの物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によってこれらの物質を放出する液体もしくは固体、の状態で第１の物質を供給するようにしてもよい。
【００３７】
また、第２の物質としては、水酸化物イオン濃度が高い場合に反応が促進される物質であることが好ましい。具体的には、過酸化水素、水素等を用いることができる。また、これらの物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によってこれらの物質を放出する液体もしくは固体、の状態で第２の物質を供給するようにしてもよい。
【００３８】
上記の中でも、第１の物質及び第２の物質が、同一成分からなることが好ましい。このような物質は、酸性媒体中で、水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生成させ、塩基性媒体中では、水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する還元反応を生成させる性質を有する。この場合には、電池の構成が容易になり、従来の電池で大きな課題であった正極側と負極側の化学物質の分離膜の選択の自由度が拡がるとともに、酸性媒体と塩基性媒体が混合されない状態に保てる場合には必ずしも分離膜を必要としない。
【００３９】
酸化剤及び還元剤のどちらにも使用できる物質としては、特に過酸化水素が好ましい。この理由については後で詳細に説明する。なお、過酸化水素を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって過酸化水素を放出する液体もしくは固体を用いて、過酸化水素を供給することが、取り扱いがより簡易になる点で好ましい。
【００４０】
第１の物質及び第２の物質の供給手段の１つである上記「液体」は、溶液（溶媒として、水、有機溶媒等を含む）、分散液、ゲルの形態のいずれであってもよい。また、これらの使用形態は、上述した酸性媒体及び塩基性媒体の形態との好ましい組み合わせにより選択されることが望ましい。
また、第１の物質及び第２の物質は、過酸化水素の場合はそれぞれ、酸性媒体および塩基性媒体中に、水素イオン、水酸化物イオンに対してそれぞれ、mol比で2（水素イオン、水酸化物イオン）：1（過酸化水素）になるように含有されるのが最も好ましい。なぜなら、後述する発電反応から、上記比率で含有された場合が、過酸化水素が過不足無く反応するからである。
【００４１】
本発明の電池によれば、電極での反応に水素イオンＨ＋と水酸化物イオンＯＨ−が関与する場合、酸性媒体中で第１の物質が水素イオンＨ＋を伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生じさせ、塩基性媒体中で第２の物質が水酸化物イオンＯＨ−を伴って電極へと電子を供与する還元反応を生じさせる。このとき、酸性媒体中での酸化反応による起電力は、塩基性媒体中で酸化反応させるよりも、原理的に大きくなる。これは、水素イオンＨ＋が反応系の物質であるため、水素イオン濃度の高い酸性媒体中では化学平衡が生成系に傾き、結果として酸化電位を高くするためである。また、塩基性媒体中での還元反応による起電力は、酸性媒体中で還元反応させるよりも、原理的に大きくなる。これは、水酸化物イオンＯＨ−が反応系の物質であるため、水酸化物イオン濃度の高い塩基性媒体中では化学平衡が生成系に傾き、結果として酸化電位を低くするためである。
【００４２】
このため、本発明のバイポーラー型電池の構成では、電極における酸化・還元反応により生ずる起電力が、電池から得られる電圧の主体的な源であり、電池内部の中和反応の発生箇所が変動する性質を有する領域での起電力が主体的となるバイポーラー型の電池と比べて、安定に電力を発生させることができる。
【００４３】
（第１の電極及び第２の電極）
本発明において、第１の電極は正極であり、第２の電極は負極として機能する。これら第１の電極及び第２の電極の材質としては、炭素および、炭化水素を骨格とする有機物からなるものが好ましい。より具体的には、第１の電極（正極）として、グラファイトや活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素構造体、アモルファスカーボン、グラッシーカーボン、それらを分散させたポリマー樹脂等が挙げられる。ただし、伝導度の点から、グラファイト、活性炭がより好ましい。
【００４４】
第２の電極（負極）としては、グラファイトや活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素構造体、アモルファスカーボン、グラッシーカーボン、それらを分散させたポリマー樹脂等が挙げられる。ただし、伝導度の点から、グラファイト、活性炭がより好ましい。
本発明において、第１の電極及び第２の電極のいずれもが、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状であることが好ましい。特に、本発明の実施形態の場合は、電池内で発生した気体の排出流路となるべく、網目状であることが好ましい。ここで、「網目状」とは、少なくとも、排出しようとする気体が通り抜けられる貫通路が存在する多孔質状態であることを指す。
【００４５】
網目状の電極として、具体的には、セルロースや合成高分子製の紙類に、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法によって上記の電極用材質を付着させてもよいし、カーボン繊維で網目状に織り込んでもよい。
また、第１の電極及び第２の電極が、イオン交換樹脂やイオン伝導性ゲルのような形状保持性の高い両媒体に配置される場合、かかるイオン交換樹脂やイオン伝導性ゲルの表面に、所望の電極用材料を、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法を用いて配置することも好ましい態様である。
【００４６】
（セパレータ）
本発明では、酸性媒体と塩基性媒体がその界面において、媒体同士が混合しない場合には、特にセパレータを必要としないが、両媒体を隔離する必要がある場合には、セパレータを設置しても問題ない。セパレータは両媒体を隔てつつ、イオンを通過させる役割を持つ。それ故、セパレータは一般的に不織布や多孔性の膜が用いる。例えば、ビニロン繊維や、ビスコースレーヨン繊維、α−セルロース成分９８％以上のリンターパルプ、マーセル化クラフトパルプ等を配合し、バインダーとしてポリビニルアルコール繊維を添加した合成繊維とセルロース繊維の混抄紙やポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンの微多孔膜、ガラス繊維等の微孔性膜などが好ましい。
【００４７】
（外装材）
本発明では、少なくとも発電部の一部を外装材で覆うことが好ましいが、ラミネートフィルムを外装材として兼用する場合には、特になくても問題ない。外装材で覆うことで、外部からの衝撃や腐食等から内部を保護することができる。本発明の電池は、通常の電池とは異なり有害な重金属等は含ませない構成とすることができ、比較的簡易な外装できる。それにより、外装材が軽くなり、電池自体が非常に軽くなる利点がある。さらには、外装材に金属を使用しなければ、使用済み電池を別途回収する必要もない。
【００４８】
外装材の材料としては、種々のものを使用することができるが、酸、アルカリに耐性をもつ材料であることが好ましい。
【００４９】
具体的には、ポリマー樹脂が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエーテル等が用いることが出来る。
その他には、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料も用いることが出来る。
【００５０】
（ラミネートフィルム）
本発明の電池は、発電部がラミネートフィルムで覆われていることが好ましい。また、ラミネートフィルムは外装材を兼ねていてもよい。ラミネートフィルムは、発電部（酸性媒体、塩基性媒体、電極）を覆うことができる材料であれば種々のものを使用できるが、ポリマー樹脂等が好ましい。さらに好ましくは、通気性遮断性金属フィルムと絶縁性樹脂フィルムとから構成されるラミネートフィルムである。このようなラミネートフィルムとしては、例えば、通気性遮断性金属フィルムを一対の絶縁性樹脂フィルムで挟持して、全体を積層一体化させたものが挙げられる。具体的には、例えば、フィルム状のアルミニウム等の金属シートを内側にして、その両面に絶縁性樹脂フィルムを接合したものが挙げられる。この絶縁性樹脂フィルムとしては熱融着性フィルムが好適に使用でき、熱融着性フィルムとしては、ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、熱融着性ポリエチレンテレフタレート、熱融着性ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂、あるいはこれら２種類以上の樹脂の共重合体を採用することができる。このような金属層を含むラミネートフィルムは、金属層によりガスバリアー性や光遮断性が向上し、樹脂層により、熱接合によりシールが用意となる特徴を備えている。
【００５１】
＜電子装置＞
本発明の電子装置に搭載される電子装置は、ＩＣチップを含んで構成されるものであり、例えば、超小型演算装置、記憶素子、液晶表示装置、キーボードとスイッチ類、ランプ類、送受信機、マイク、スピーカまたは他の電子回路などを含んで構成される。これらの装置類は、電池により電力を供給されるために本発明から逸脱することなく、ＩＣカードに組み込まれてもよい。
【００５２】
（本発明のＩＣカードの好ましい実施形態）
以下、本発明のＩＣカードの好ましい実施形態の一例を説明するが、本発明はこれらの限定されるものではない。
【００５３】
図２は、本発明の好ましい実施形態を表すＩＣカード１０を示している。図示された実施形態において、ＩＣカード１０は電池２０を備え、それからリード２１，２３が延出している。リード２１，２３は、電子装置１２に接続されている。電子装置１２の内部およびそれ自体は、本発明の構成部分ではなく、ＩＣカードに装着されてもよい種々の電子装置をただ概略的に表すために開示しているだけである。本発明は、主にＩＣカードとその中で用いられている薄型電池２０に向けられている。従って、具体的な電子装置が示されていない一方、電気的エネルギーを必要とするどのような電子装置も本発明から逸脱することなくＩＣカード１０の中に使われてよい。なお、図中では、電子装置はカード内に埋設せれているが、必要であればその一部あるいは、全部がカード表面に露出していても、問題ない。また、図示してはいないが、このカードには前記電子装置または電池と、外部との接続用の端子を備えていても良い。そのほか、一般的にＩＣカードに具備する装置が搭載されていても何ら問題ない。
【００５４】
ＩＣカードに搭載するゲル型電池は酸性媒体として、酸性水溶液をゲル化したイオン伝導性ゲルと、塩基性媒体として、塩基性水溶液をゲル化したイオン伝導性ゲルと、を隣接配置してなり、酸−塩基バイポーラー反応場を有する。具体的な構成に関して、図３に示されるゲル型電池の概略図を用いて説明する。
【００５５】
本実施形態に係わる薄型ゲル型電池は、フィルム密封した構成になっており、電極１および３の端部がリード２１，２３と接続されるようになっている。発電部とシール構造は図３の断面として示すように構成される。なお、図３は、図２におけるＡ−Ａ線矢視断面として示す。
【００５６】
図３に示されるように、発電部の構造は、第１の電極１及び酸性媒体２からなる酸性反応場と、第２の電極３及び塩基性媒体４からなる塩基性反応場と、が接触しており、酸性媒体２に不図示の第１の物質を、塩基性媒体４に不図示の第２の物質を含有させたものからなる。
【００５７】
例えば、第１の物質及び第２の物質が過酸化水素である場合、過酸化水素水溶液を、酸性媒体２又は塩基性媒体４、あるいはその両方に共存させておく。これにより、酸性反応場における酸化反応と、塩基性反応場における還元反応が生じ、起電力が発現する。
【００５８】
また電極１、３は、媒体に対して片面から若しくは両面から接触していればよく、その形状は、電池内で発生した気体の排出流路となるべく、網目状であることが好ましい。
【００５９】
これら発電部をラミネートフィルム５で覆い、フィルム同士の端部を熱溶着することにより、前記発電部を密封して、電池を作製する。
【００６０】
酸性媒体２及び塩基性媒体４は自由に形状、大きさを変えられるため、板状にすることは簡易であり、任意のサイズ、形状の薄型電池を作製することが可能である。
【００６１】
このようなゲル型電池は、発電に伴って、導電性ゲルに含まれる水素イオンや水酸化物イオン、また、過酸化水素水溶液が消費され（同時に塩が生成する）、それらが無くなった時点で電力の供給は止まる。また、これらの消費される物質は、外部から再供給できないため、一次電池となるが、構成が単純であることに加え、両反応場として、自己保持性の高いゲル状態を利用するため、その反応場を安定に維持することができる。そのため、携帯性・経済性に優れた様々な電池形態をとることが可能である。
【００６２】
＜発電方法＞
本発明のＩＣカードに搭載される電池の発電方法（以下、本発明の発電方法と称する）は、第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び塩基性媒体が可撓性を有し、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを互いに隣接もしくは近設させた状態で、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに含有されてなる反応物質により、前記酸性媒体中での酸化反応及び前記塩基性媒体中での還元反応を生じさせて、発電を行うものである。
本発明の発電方法によれば、上述の如く、電極における酸化・還元反応により生ずる起電力が、電池から得られる電圧の主体的な源となり、その結果、安定に電力を発生させることができる。また、本発明の発電方法は、例えば、本発明の二次電池を使用することで実施することができる。
【００６３】
本発明の電池を用い、既述の第１の物質及び第２の物質を使用した場合、本発明の発電方法における発電機構は、以下に説明する通りになると考えられる。
【００６４】
すなわち、酸性媒体に含有される第１の物質が水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う反応を生じさせ、かつ、塩基性媒体に含有される第２の物質が水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する反応を生じさせて発電が起こると考えられる。
【００６５】
この反応により、第１物質及び第２の物質が内部エネルギーの低い複数の物質に化学変化することによって、その分のエネルギーを外部に電気エネルギーとして放出して電力を得ることができる。
【００６６】
特に、酸性媒体が酸性水溶液、塩基性媒体が塩基性水溶液からなり、第１の物質及び第２の物質が、いずれも過酸化水素である場合、過酸化水素は、分解反応によって水と酸素を生成する。この化学反応を、本発明の電池のように、別々の電極で酸化反応と還元反応に分離して行うと、起電力が生じる。即ち、過酸化水素は、酸性反応場では酸化作用を有し、一方で、塩基性反応場では還元作用を有するため、起電力が発生する。このような、酸−塩基バイポーラー反応場を利用することで、本発明の発電方法が実現される。
【００６７】
より具体的に、本発明の発電方法について、図１を参照して説明する。図１に示されるように、正極（第１の電極）が配置されている酸性反応場（酸性媒体）では、過酸化水素が酸化剤として働き、下記（式１）に示されるように、過酸化水素の酸素原子が電極から電子を受け取り、水を生成する。また、負極（第２の電極）が配置されている塩基性反応場（塩基性媒体）では、過酸化水素が還元剤として働き、下記（式２）に示されるように、過酸化水素の酸素原子が電極に電子を供与して、酸素と水を生成する。これら反応により、起電力が発生し、発電が行われる。
【００６８】
Ｈ２Ｏ２（ａｑ）＋２Ｈ＋＋２ｅ− → ２Ｈ２Ｏ ・・・（式１）
Ｈ２Ｏ２（ａｑ）＋２ＯＨ− → Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ− ・・・（式２）
上記式中、「（ａｑ）」とは水和状態を示す（下記（式３）も同様）。
【００６９】
なお、反応場内においては、酸性媒体中に存在する水素イオンの対アニオン（図１中では、硫酸イオンＳＯ４２−に相当する）と、塩基性媒体中に存在する水酸化物イオンの対カチオン（図１中では、ナトリウムイオンＮａ＋）と、が両媒体の界面で塩を形成することで、電荷のバランスを取ることができる。このとき、形成される塩は、水溶液中では通常イオン化する方が安定であるため、塩の形成による起電力への効果は、電極における酸化或いは還元反応における起電力と比べるとはるかに小さい。この結果、電極反応が主体的となる本発明のバイポーラー型電池は、酸性・塩基性媒体界面における中和反応を主体としたバイポーラー型電池と比べ、安定した発電を行える性質を有することとなる。
上記（式１）と（式２）の半反応式をまとめたイオン反応式（電荷のバランスが、酸性・塩基性媒体界面での水のイオン分解によって取られる場合）を下記（式３）に示す。
【００７０】
Ｈ２Ｏ２（ａｑ） → Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２ ・・・（式３）
【００７１】
熱力学計算によると、この反応のエンタルピー変化（ΔＨ）、エントロピー変化（ΔＳ）、ギブスの自由エネルギー変化（ΔＧ、温度Ｔ：単位はケルビン（Ｋ））は、それぞれ、ΔＨ＝−９４．７ｋＪ／ｍｏｌ、ΔＳ＝２８Ｊ／Ｋｍｏｌ、ΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳ＝−１０３．１ｋＪ／ｍｏｌとなる。
【００７２】
また、理論起電力（ｎは反応に関る電子数、Ｆはファラデー定数）と理論最大効率（η）は、それぞれ、Ｅ＝−ΔＧ／ｎＦ＝１．０７Ｖ、η＝ΔＧ／ΔＨ×１００＝１０９％と計算される。この反応の理論的特徴は、過酸化水素分解反応でエントロピーが増加してΔＳの符号が正になることである。そのため、ΔＧの絶対値がΔＨより大きくなり、理論最大効率が１００％を超える。これとは異なり、水素−酸素系やダイレクトメタノール系等、他の燃料電池反応では、ΔＳの符号は負である。
【００７３】
これらのことから、本発明の発電方法において、第１の物質及び第２の物質に過酸化水素を用いた場合の理論的特徴を以下に挙げる。
【００７４】
従来より知られている他の燃料電池では、原理的に、エントロピー変化量ＴΔＳを発電に利用できず熱として放出する。一方、本機構では、外界から熱を吸収して得たエントロピーの増加分を発電に利用することができる。そして、反応温度Ｔが高い場合の方が、ΔＧの絶対値が大きくなり起電力が高くなる。
【００７５】
実用電池では、イオン反応式の理論起電力だけで出力電圧が決まるのではなく、過電圧等によって電圧が低下し同時に熱を発生する。例えば、単位電池をスタックして集積化する場合、或いは、電池を製品内部に組み込む場合に、この熱が大きな問題になる。しかし、上述のように、本発明の発電方法によれば、理論的にはその熱を発電に再利用することができ、全体的な熱発生が少なくなる可能性がある。また、発電に利用できるエネルギー総量に相当するΔＧは水素・酸素燃料電池に比較して半分程度であるが、ｎ＝１（水素−酸素系の燃料電池の場合はｎ＝２）であるために理論起電力は同程度となる。
【００７６】
また、上記のことから、本発明の電池及び本発明の発電方法において、第１の物質及び第２の物質に過酸化水素を用いた場合には、既述のような効果の他に、下記のような効果が得られる。
【００７７】
（１）過酸化水素は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する反応に伴って二酸化炭素を放出せず、その代わりに酸素を放出する。また、電池内の構造要素に、発火物・可燃物や有害な重金属類等を使用せず、さらに電極、外装材が炭素もしくは、有機物から構成されるため、使用後、別途回収する必要が無く、焼却処理可能となる。それ故、製造・使用・廃棄の製品サイクル全体に渡って環境安全性に優れる。
（２）過酸化水素は、常温常圧で液体であるため、貯蔵のために重い金属ボンベ等を必要としないし、水と自由に混合できるためゲル化が容易であり、貯蔵性・携帯性が優れている。
（３）酸化剤として酸素を使用する必要が無いため、空気量の限られた閉鎖環境下、また空気中に塵やゴミ等が多く含まれる過酷環境下でも、その使用に支障がない。
（４）過酸化水素は、その工業的製造方法として有機法（アントラキノンを中間体（何度も再利用するので消費しない）として、触媒による水素の接触還元と空気酸化とによって合成する方法）等がすでに確立されており、現状でも安定的に安価で供給されている。これに加え、周辺部品が少なくシンプルな構造で電池を構成し得るため、電池システム全体の重量及び体積を小さくでき、かつ低コスト化や高耐久性を図れる。
【００７８】
上記においては、第１の物質及び第２の物質として過酸化水素を用いた発電方法について述べたが、両物質に他の物質（化合物）を用いた場合にも、電極側で酸化・還元反応を生じさせる点では実質的に同じである。
そのため、本発明の電池及び本発明の発電方法によれば、その発電機構により、安定した発電が可能となる。
【００７９】
以上、本発明のＩＣカードに搭載される電池及びその発電方法について説明したが、本発明の構成は、既述のような構成に限定されるものではない。
【実施例】
【００８０】
以下に本発明の効果を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００８１】
（実施例）
図３に示されるゲル型電池を下記材料を使用して作製した。すなわち、５ｍｏｌ／ｌの硫酸、及び、反応物質である第１の物質として５ｍｏｌ／ｌの過酸化水素を同量混合したものを、０．３質量％のアガロース（寒天）でゲル化したものを酸性媒体２として使用し、５ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム、及び、反応物質である第２の物質として５ｍｏｌ／ｌの過酸化水素を、２：１（体積比）で混合したものを０．３質量％のアガロースでゲル化したものを塩基性媒体４として使用した。第１の電極１及び第２の電極３としては、活性炭繊維を使用し、それぞれを、酸性媒体２及び塩基性媒体４に密着させて配置した。さらに電極１，３の端部をリード２１，２３と接続させた。さらにこれら発電部をポリエチレンフィルムにより挟み込み、端部を融着させ密封した。
以上のようにして、厚さ０．５ｍｍのゲル型電池を作製した。
【００８２】
作製した電池について、下記条件にて発電実験を行った。すなわち、この電池を１Ωから１ＭΩまでの抵抗器に接続し、そのとき流れる電流及び印加される電圧をデジタルマルチメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ製２０００）を用いて測定した。
【００８３】
上記の実験条件の電池を用いて得られた電流−電圧特性を図４に示す。図４から、本実施例の場合、開放電圧２．４Ｖ、また、最大出力２１ｍＷ／ｃｍ２（起電圧：１．３Ｖ、電流１６．６ｍＡ／ｃｍ２の時）が得られた。かかる結果より、本実施例の電池は、十分に実用可能であることが確認できた。また、本実施例の電池は、厚さが薄く取り扱い性に優れることもわかる。また、全ての部材が重金属を含まない物質により構成されているので、環境負荷も少なく、再資源化のコストが少ないこともわかる。
【００８４】
そして、図２のように実施例で作製したゲル型電池が組み込まれたＩＣカードは、十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたものであることもわかる。また、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ないこともわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のＩＣカードに内蔵される電池の発電機構（発電方法）を示す説明図である。
【図２】本発明のＩＣカードの好ましい実施形態の一例を示す平面図である。
【図３】本発明のＩＣカードにおける電池の好ましい実施形態の一例を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】実施例で作製したゲル型電池における電流−電圧特性の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・第１の電極
２・・・酸性媒体
３・・・第２の電極
４・・・塩基性媒体
５・・・ラミネートフィルム
１０・・・ＩＣカード
１２・・・電子装置
２０・・・電池
２１・・・第１のリード
２３・・・第２のリード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはＩＣ（集積回路）情報カード、特にその一部分に電源を有するＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にＩＣカードは、情報を記録し、取り出し、処理し、発信するための集積回路（ＩＣ）を有する情報カードを言う。ＩＣカードは金融、商業、運輸、通信、安全衛生、および身分証明と保安の領域で有利に応用されている。
【０００３】
一般に、接触式ＩＣカードは電気回路に電源を設け、電池をそのようなカードに組み込むことが知られており、リチウム電池等が使用されている。
【０００４】
現在、ＩＣカードに限らず、様々な電気機器の要請から、多種類の電池が開発されているが、各電池はそれぞれ、環境安全性、経済性、供給できる電気エネルギー量、携帯性や貯蔵性、使用環境対応性、リサイクル性等の各項目について長所と短所が異なるので、使用目的に合わせて電池が選択され、実用に供されている。いずれの電池においても共通の重要な技術要素は、どのような化学物質の反応を利用するのか、その反応をどのようにして促進するのか、また、その化学物質をどのような形態で貯蔵・供給・回収するのかという点にある。
【０００５】
電池では、還元反応（相手に電子を与えるか、若しくは酸素を引き抜く）を引き起こす還元剤と、酸化反応（相手から電子を引き抜くか、若しくは酸素を与える）を引き起こす酸化剤と、の２種の化学物質を使用する。その化学反応を、相対する２つの電極で別々に引き起こすことによって、発生した電子のエネルギーを外部に取り出す（電子の発生に伴って両極で生成したイオンは電池内部で中和される）。それらの反応効率は、使用する化学物質の種類と反応様式、電極材質や活性度、また、電解質を含めた反応場の環境に依存する。更に、どのような物質を選択して電池を構成するかは、前述した使用時のみならず、製造時・廃棄時も含めた電池システム全体の良否に関わるポイントである。
【０００６】
現状の電池では、効率よく上記反応を実現させるために、有害な物質を使用している。そのため、電池は、一般に使用済み電池として回収し、処理されている。
【０００７】
例えば、マンガン系や水銀系の一次電池の場合、電極に亜鉛や水銀あるいはリチウムといった非常に有害性の物質を一部含んでいる。これらの電池は、経済性や化学物質の貯蔵性に優れるが、使用後にそれらの重金属類を放置すると環境に悪影響を与えてしまうため、厳密な回収が必要になる。それらの電池のパッキングとして金属が使用されているため、消却処理も不可能である。また、充電による再利用ができないため、使用後の電池廃棄や再資源化に多くのコストがかかってしまう。
【０００８】
また、例えば、リチウムイオン二次電池は、電気エネルギー量に優れ、また、充電による再利用が可能であるが、リチウムが空気中の水分や酸素に対して非常に不安定な発火物であるため、その危険性を回避するためには電池のパッケージングや使用環境に十分な安全対策を払わねばならない。更に、電池寿命後の回収や再資源化は必須であり、電池の製造から使用・廃棄までの全体コストを引き上げてしまう。
【０００９】
近年、すべての製品に、環境への配慮が求められており、ＩＣカードも同様である。電池を搭載したＩＣカードも環境や、電池廃棄、再資源化を考慮される必要が出てきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上から、本発明は上記従来の課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたＩＣカードを提供することを目的とする。
また、本発明のいくつかの形態においては、従来の電池が抱える問題を解決したＩＣカード、例えば、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ない新規なＩＣカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は下記の本発明により達成される。
すなわち、本発明は、電池と、前記電池の電力供給によって動作するＩＣチップと、を搭載するＩＣカードであり、
前記電池は、その発電部が少なくとも第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備え、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体が互いに隣接もしくは近設されてなり、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなることを特徴としている。
【００１２】
本発明のＩＣカードにおいては、搭載する電池が下記第１〜第２１の態様の少なくとも１つ適用されていることが好ましい。
（１）第１の態様は、前記電池の前記発電部が、ラミネートフィルムにより覆われている態様である。
（２）第２の態様は、前記ラミネートフィルムが通気遮断性金属フィルムと絶縁性樹脂フィルムとで構成されたラミネートフィルムである態様である。
（３）第３の態様は、発電部の少なくとも一部が、ポリマー樹脂、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料からなるシートに覆われてなる態様である。
（４）第４の態様は、前記反応物質が、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれに含有されてなる態様である。
（５）第５の態様は、前記酸性媒体に含有される前記反応物質としての第１の物質と、前記塩基性媒体に含有される前記反応物質としての第２の物質とが、同一の物質である態様である。
（６）第６の態様は、前記反応物質が、過酸化水素である態様である。
（７）第７の態様は、前記反応物質が、当該反応物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって当該反応物質を生成する液体もしくは固体、の状態で供給されてなる態様である。
（８）第８の態様は、前記酸性媒体が酸性水溶液からなり、かつ、前記塩基性媒体が塩基性水溶液からなる態様である。
【００１３】
（９）第９の態様は、前記酸性水溶液が、硫酸、メタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、及びフマル酸からなる群より選択される酸を１以上含む態様である。
【００１４】
（１０）第１０の態様は、前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含む態様である。
【００１５】
（１１）第１１の態様は、前記酸性媒体が酸性のイオン交換部材から構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン交換部材から構成される態様である。
（１２）第１２の態様は、前記イオン交換部材が、ポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂、ポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の高分子電解質膜、ポリビニルスチレン系のイオン交換膜、及び繊維状ポリスチレン系のイオン交換濾紙からなる群より選択される態様である。
（１３）第１３の態様は、前記酸性媒体が酸性のイオン伝導性ゲルから構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン伝導性ゲルから構成される態様である。
（１４）第１４の態様は、前記酸性のイオン伝導性ゲルが、酸性水溶液を、寒天、又はその塩類によりゲル化してなる態様である。
（１５）第１５の態様は、前記塩基性のイオン伝導性ゲルが、塩基性水溶液をカルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸、又はその塩類によりゲル化してなる態様である。
（１６）第１６の態様は、前記酸性媒体が酸性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状態化してなる様態である。
（１７）第１７の態様は、前記塩基性媒体が塩基性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状化してなる様態である。
【００１６】
（１８）第１８の態様は、前記第１の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成される態様である。
（１９）第１９の態様は、前記第２の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成される態様である。
【００１７】
（２０）第２０の態様は、前記第１の電極及び第２の電極が、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状である態様である。
（２１）第２１の態様は、前記第１の電極及び前記第２の電極が、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法により、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれ配置されてなる態様である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたＩＣカードを提供することができる。また、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ない新規なＩＣカードを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のＩＣカードについて詳細に説明する。
＜ＩＣカード＞
本発明は、ＩＣチップを含む電子装置と、前記電子装置が動作するために必要な電気エネルギーを与える（電力供給）ための電池と、を内蔵したＩＣカードである。
【００２０】
＜電池＞
本発明のＩＣカードに搭載する電池（以下、本発明の電池と称する）は、その発電部が、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備えてなる。そして、酸性媒体及び塩基性媒体は互いに隣接もしくは近設してなり、酸性媒体及び塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなる。
また、本発明の電池は、上述の各部材を備える構成を有するバイポーラー型の一次電池である。なお、本発明において、バイポーラー型の電池とは、酸性媒体と塩基性媒体が隣接もしくは近設し、これらの中に電気エネルギーを取り出すための物質（反応物質）と電極が含まれる構成を有するものである。
【００２１】
そして、本発明の電池は、ＩＣカードに搭載させることから、薄型であることが好ましい。また、後述するが、発電部が簡易な構成であり、かつＩＣカードに搭載すべく薄型にしても十分な発電能を有する。
【００２２】
このため、本発明の電池を内蔵するＩＣカードは、電子装置に安定した電力供給が図られると共に、電池が搭載されているにも係わらず、薄型で、利便性がよいものとなる。
ここで、薄型の電池とは、ＩＣカードに問題なく搭載できる程度に薄ければよいが、電池全体の厚み（最大厚み）が０．１〜１．８ｍｍであることがよい。より好ましくは０．１〜１ｍｍさらに好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。
【００２３】
酸性媒体または塩基性媒体に含有される反応物質は、下記のような作用により正極側及び／または負極側での電極反応を生じさせ、効率のよい電気エネルギーの発生を可能とする。すなわち、かかる反応物質が、酸性媒体または塩基性媒体に存在しないと、電池としての十分な起電力が得られないことになる。
【００２４】
例えば、上記反応物質が、酸性媒体及び塩基性媒体のそれぞれに含有されてなる場合、酸性媒体中の反応物質である第１の物質は、その酸性媒体中に含まれる水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う反応を生じさせる。一方、塩基性媒体中の反応物質である第２の物質は、その塩基性媒体中に含まれる水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する反応を生じさせる。
【００２５】
特に、本発明における電池は、まず、（１）上記の酸性媒体中またはこれに接触する電極近傍で第１の物質及び水素イオンが共存し、共に反応系物質として第１の電極から電子を奪う（酸化する）反応を引き起こす。また、（２）上記塩基性媒体中或いはこれに接触する電極近傍で第２の物質及び水酸化物イオンが共存し、共に反応系物質として電極に電子を与える（還元する）反応を引き起こす。このような（１）及び（２）の反応が同時に進行して、外部回路を駆動する電気エネルギーを発生する。
【００２６】
第１の物質による第１の電極から電子を奪う反応に加わり、また、その濃度増加は反応を促進する（化学平衡を生成系方向にずらす）作用を有する。一方、塩基性媒体を構成する水酸化物イオンは、第２の物質による第２の電極へと電子を供与する反応に加わり、また、その濃度増加は反応を促進する作用を有する。このため、水素イオン濃度或いは水酸化物イオン濃度を高くする、即ち、酸性媒体中ではｐＨを低くし、塩基性媒体ではｐＨを高くすることで反応を増強させることが可能となり、出力を高めることが可能な構成を有している点でも有効である。
【００２７】
また、本発明の電池を構成する各部材（第１の電極及び第２の電極）は、酸性、塩基性媒体に腐食されない材料、すなわち炭素および導電性を有する炭化水素を骨格とする有機物、または、白金や金からなることがよい。また、酸性、塩基性媒体には重金属を含む物質を使用しないことがよい。このように、通常の電池とは異なり、各部材が有害な重金属を含まずに構成することが可能であるので、その場合には厳重なパッキングも不必要となるだけではなく、通常の電池のように厳密な回収が不必要となる。その結果、本発明の電池を内蔵するＩＣカードは、環境汚染の恐れは無くなり、かつ、回収、再利用にかかるコストが削減できる。
【００２８】
以下、電池を構成する各部材について、詳細に説明する。
（酸性媒体及び塩基性媒体）
本発明において、酸性媒体は、重金属を含まず、ｐＨ７未満（好ましくは、ｐＨが３以下）である媒体を指し、水素イオンが存在する酸性反応場を形成し得ることが好ましい。また、塩基性媒体は重金属を含まず、ｐＨ７を超える（好ましくは、ｐＨが１１以上）媒体を指し、水酸化物イオンが存在する塩基性反応場を形成し得ることが好ましい。ここでいう重金属とは比重が４または５ｇ／ｃｍ3以上の金属を指し、主なものは、鉛・水銀・カドミウム・マンガンなどが挙げられる。
【００２９】
これらの酸性媒体及び塩基性媒体としては、それぞれが独立に、液体状態、ゲル状態（含ペースト状態）、固体状態のいずれの態様であってもよいが、両媒体が同じ態様であることが好ましい。また、酸性媒体及び塩基性媒体としては、有機化合物、無機化合物の種類に関らず用いることができる。
なお、いずれの場合でも、後述するような材料を使用する。
【００３０】
酸性媒体と塩基性媒体との好ましい組み合わせは、例えば、硫酸や塩酸、リン酸等の酸性水溶液と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アンモニウム化合物等の塩基性水溶液と、の水溶液の組み合わせ；それらの水溶液をゲル化剤によってゲル化したイオン伝導性ゲルの組み合わせ；スルホン酸基やリン酸基を有する酸性のイオン交換部材と、４級アンモニウム基を有する塩基性のイオン交換部材と、のイオン交換部材（イオン交換樹脂を用いた膜、濾紙などの形態を含む）の組み合わせ；硫酸処理した活性炭等の固体酸と、塩基処理した活性炭等の固体塩基と、の固体物の組み合わせ；などが挙げられる。
【００３１】
より具体的には、酸性水溶液としては、硫酸、メタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、及びフマル酸からなる群より選択される酸を１以上含む水溶液を用いることが好ましく、中でも、強酸である、硫酸、塩酸、リン酸を含むことがより好ましい。
【００３２】
また、塩基性水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び、水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含む水溶液を用いることができ、中でも、強塩基である、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを含むことがより好ましい。
【００３３】
さらに、酸性媒体としての酸性のイオン伝導性ゲルは、上記のような酸性水溶液を、架橋ポリアクリル酸、寒天、又はその塩類などのゲル化剤を用いて、ゲル化したものが好ましい。
一方、塩基性媒体としての塩基性のイオン伝導性ゲルは、上記のような塩基性水溶液を、例えば、カルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸やその塩類、をゲル化剤として用いて、ゲル化したものが好ましい。
なお、上記の酸や塩基は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、ゲル化剤の使用方法も同様である。
ペースト状態として好適なものとしては、酸性液体または塩基性液体と粉末とを混合したものが挙げられるが、特に炭素系粉末が好ましい。炭素系粉末としては、グラファイト、活性炭、カーボンブラック等が好適であるが、特にこれらに限定されない。
また、前記の酸性のイオン交換部材及び塩基性のイオン交換部材としては、イオン交換樹脂を用いた、イオン交換膜、固体高分子電解質膜、濾紙などの形態を含む。好適なものとしては、スルホン酸基やリン酸基などの強酸性基を有する強酸性イオン交換樹脂や、４級アンモニウム基などの強塩基性基を有する強塩基性イオン交換樹脂を用いた各イオン交換部材である。より具体的には、例えば、製品名ダウエックス（Ｄｏｗ社製）や、製品名ダイヤイオン（三菱化学社製）、製品名アンバーライト（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａｓｓ社製）に代表されるポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂や、製品名ナフィオン（ＤｕＰｏｎｔ社製）、製品名フレミオン（旭ガラス社製）、製品名アシプレックス（旭化成工業社製）に代表されるポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の固体高分子電解質膜、製品名ネオセプタ（トクヤマ社製）、製品名ネオセプタＢＰ−１（トクヤマ社製）に代表されるポリビニルスチレン系のイオン交換膜、ポリスチレン系の繊維状イオネックスイオン交換体で形成されたイオン交換濾紙製品名ＲＸ−１（東レ社製）等が挙げられる。
更に、固体酸として好適なものとしては、カオリナイトやモンモリナイト等の粘度鉱物、ゼオライト、また酸性物質を添着した活性炭が挙げられる。
【００３４】
固体塩基として好適なものとしては、塩基性物質を添着した活性炭が挙げられる。
本発明の電池において、酸性媒体及び塩基性媒体は、互いに隣接もしくは近設することを必須とするが、これは、酸性媒体中で水素イオンを放出することにより生成した対陰イオンと、塩基性媒体中で水酸化物イオンを放出したことにより生成した対陽イオンと、により塩を形成させて電荷のバランスをとることを可能とするためである。そのため、例えば、上述のように、両媒体が、酸性水溶液と塩基性水溶液とからなる場合、生成した陽イオン及び／又は陰イオンを透過可能な特性を有している膜、あるいは、生成した陽イオン及び／又は陰イオンが移動可能な塩橋を用いれば、酸性媒体と塩基性媒体との間が分離される態様であってもかまわない。また、それぞれの全体が隣接している必要はなく、その一部が隣接していればよい。
【００３５】
（反応物質）
反応物質は、酸性媒体中に含有させる場合は、当該酸性媒体中で、水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生成させる物質（酸化剤）であれば、如何なるものをも用いることができる。一方、塩基性媒体中に含有させる場合は、当該塩基性媒体中で、水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する還元反応を生成させる物質（還元剤）であれば、如何なるものをも用いることができる。
ここでは、好ましい態様として、酸性媒体に含有される反応物質としての第１の物質、及び、塩基性媒体に含有される反応物質としての第２の物質を例に、以下詳細に説明する。
【００３６】
第１の物質としては、水素イオン濃度が高い場合に反応が促進される物質であることが好ましい。具体的には、過酸化水素、酸素等をもちいることができる。また、これらの物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によってこれらの物質を放出する液体もしくは固体、の状態で第１の物質を供給するようにしてもよい。
【００３７】
また、第２の物質としては、水酸化物イオン濃度が高い場合に反応が促進される物質であることが好ましい。具体的には、過酸化水素、水素等を用いることができる。また、これらの物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によってこれらの物質を放出する液体もしくは固体、の状態で第２の物質を供給するようにしてもよい。
【００３８】
上記の中でも、第１の物質及び第２の物質が、同一成分からなることが好ましい。このような物質は、酸性媒体中で、水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生成させ、塩基性媒体中では、水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する還元反応を生成させる性質を有する。この場合には、電池の構成が容易になり、従来の電池で大きな課題であった正極側と負極側の化学物質の分離膜の選択の自由度が拡がるとともに、酸性媒体と塩基性媒体が混合されない状態に保てる場合には必ずしも分離膜を必要としない。
【００３９】
酸化剤及び還元剤のどちらにも使用できる物質としては、特に過酸化水素が好ましい。この理由については後で詳細に説明する。なお、過酸化水素を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって過酸化水素を放出する液体もしくは固体を用いて、過酸化水素を供給することが、取り扱いがより簡易になる点で好ましい。
【００４０】
第１の物質及び第２の物質の供給手段の１つである上記「液体」は、溶液（溶媒として、水、有機溶媒等を含む）、分散液、ゲルの形態のいずれであってもよい。また、これらの使用形態は、上述した酸性媒体及び塩基性媒体の形態との好ましい組み合わせにより選択されることが望ましい。
また、第１の物質及び第２の物質は、過酸化水素の場合はそれぞれ、酸性媒体および塩基性媒体中に、水素イオン、水酸化物イオンに対してそれぞれ、mol比で2（水素イオン、水酸化物イオン）：1（過酸化水素）になるように含有されるのが最も好ましい。なぜなら、後述する発電反応から、上記比率で含有された場合が、過酸化水素が過不足無く反応するからである。
【００４１】
本発明の電池によれば、電極での反応に水素イオンＨ＋と水酸化物イオンＯＨ−が関与する場合、酸性媒体中で第１の物質が水素イオンＨ＋を伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生じさせ、塩基性媒体中で第２の物質が水酸化物イオンＯＨ−を伴って電極へと電子を供与する還元反応を生じさせる。このとき、酸性媒体中での酸化反応による起電力は、塩基性媒体中で酸化反応させるよりも、原理的に大きくなる。これは、水素イオンＨ＋が反応系の物質であるため、水素イオン濃度の高い酸性媒体中では化学平衡が生成系に傾き、結果として酸化電位を高くするためである。また、塩基性媒体中での還元反応による起電力は、酸性媒体中で還元反応させるよりも、原理的に大きくなる。これは、水酸化物イオンＯＨ−が反応系の物質であるため、水酸化物イオン濃度の高い塩基性媒体中では化学平衡が生成系に傾き、結果として酸化電位を低くするためである。
【００４２】
このため、本発明のバイポーラー型電池の構成では、電極における酸化・還元反応により生ずる起電力が、電池から得られる電圧の主体的な源であり、電池内部の中和反応の発生箇所が変動する性質を有する領域での起電力が主体的となるバイポーラー型の電池と比べて、安定に電力を発生させることができる。
【００４３】
（第１の電極及び第２の電極）
本発明において、第１の電極は正極であり、第２の電極は負極として機能する。これら第１の電極及び第２の電極の材質としては、炭素および、炭化水素を骨格とする有機物からなるものが好ましい。より具体的には、第１の電極（正極）として、グラファイトや活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素構造体、アモルファスカーボン、グラッシーカーボン、それらを分散させたポリマー樹脂等が挙げられる。ただし、伝導度の点から、グラファイト、活性炭がより好ましい。
【００４４】
第２の電極（負極）としては、グラファイトや活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素構造体、アモルファスカーボン、グラッシーカーボン、それらを分散させたポリマー樹脂等が挙げられる。ただし、伝導度の点から、グラファイト、活性炭がより好ましい。
本発明において、第１の電極及び第２の電極のいずれもが、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状であることが好ましい。特に、本発明の実施形態の場合は、電池内で発生した気体の排出流路となるべく、網目状であることが好ましい。ここで、「網目状」とは、少なくとも、排出しようとする気体が通り抜けられる貫通路が存在する多孔質状態であることを指す。
【００４５】
網目状の電極として、具体的には、セルロースや合成高分子製の紙類に、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法によって上記の電極用材質を付着させてもよいし、カーボン繊維で網目状に織り込んでもよい。
また、第１の電極及び第２の電極が、イオン交換樹脂やイオン伝導性ゲルのような形状保持性の高い両媒体に配置される場合、かかるイオン交換樹脂やイオン伝導性ゲルの表面に、所望の電極用材料を、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法を用いて配置することも好ましい態様である。
【００４６】
（セパレータ）
本発明では、酸性媒体と塩基性媒体がその界面において、媒体同士が混合しない場合には、特にセパレータを必要としないが、両媒体を隔離する必要がある場合には、セパレータを設置しても問題ない。セパレータは両媒体を隔てつつ、イオンを通過させる役割を持つ。それ故、セパレータは一般的に不織布や多孔性の膜が用いる。例えば、ビニロン繊維や、ビスコースレーヨン繊維、α−セルロース成分９８％以上のリンターパルプ、マーセル化クラフトパルプ等を配合し、バインダーとしてポリビニルアルコール繊維を添加した合成繊維とセルロース繊維の混抄紙やポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンの微多孔膜、ガラス繊維等の微孔性膜などが好ましい。
【００４７】
（外装材）
本発明では、少なくとも発電部の一部を外装材で覆うことが好ましいが、ラミネートフィルムを外装材として兼用する場合には、特になくても問題ない。外装材で覆うことで、外部からの衝撃や腐食等から内部を保護することができる。本発明の電池は、通常の電池とは異なり有害な重金属等は含ませない構成とすることができ、比較的簡易な外装できる。それにより、外装材が軽くなり、電池自体が非常に軽くなる利点がある。さらには、外装材に金属を使用しなければ、使用済み電池を別途回収する必要もない。
【００４８】
外装材の材料としては、種々のものを使用することができるが、酸、アルカリに耐性をもつ材料であることが好ましい。
【００４９】
具体的には、ポリマー樹脂が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエーテル等が用いることが出来る。
その他には、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料も用いることが出来る。
【００５０】
（ラミネートフィルム）
本発明の電池は、発電部がラミネートフィルムで覆われていることが好ましい。また、ラミネートフィルムは外装材を兼ねていてもよい。ラミネートフィルムは、発電部（酸性媒体、塩基性媒体、電極）を覆うことができる材料であれば種々のものを使用できるが、ポリマー樹脂等が好ましい。さらに好ましくは、通気性遮断性金属フィルムと絶縁性樹脂フィルムとから構成されるラミネートフィルムである。このようなラミネートフィルムとしては、例えば、通気性遮断性金属フィルムを一対の絶縁性樹脂フィルムで挟持して、全体を積層一体化させたものが挙げられる。具体的には、例えば、フィルム状のアルミニウム等の金属シートを内側にして、その両面に絶縁性樹脂フィルムを接合したものが挙げられる。この絶縁性樹脂フィルムとしては熱融着性フィルムが好適に使用でき、熱融着性フィルムとしては、ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、熱融着性ポリエチレンテレフタレート、熱融着性ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂、あるいはこれら２種類以上の樹脂の共重合体を採用することができる。このような金属層を含むラミネートフィルムは、金属層によりガスバリアー性や光遮断性が向上し、樹脂層により、熱接合によりシールが用意となる特徴を備えている。
【００５１】
＜電子装置＞
本発明の電子装置に搭載される電子装置は、ＩＣチップを含んで構成されるものであり、例えば、超小型演算装置、記憶素子、液晶表示装置、キーボードとスイッチ類、ランプ類、送受信機、マイク、スピーカまたは他の電子回路などを含んで構成される。これらの装置類は、電池により電力を供給されるために本発明から逸脱することなく、ＩＣカードに組み込まれてもよい。
【００５２】
（本発明のＩＣカードの好ましい実施形態）
以下、本発明のＩＣカードの好ましい実施形態の一例を説明するが、本発明はこれらの限定されるものではない。
【００５３】
図２は、本発明の好ましい実施形態を表すＩＣカード１０を示している。図示された実施形態において、ＩＣカード１０は電池２０を備え、それからリード２１，２３が延出している。リード２１，２３は、電子装置１２に接続されている。電子装置１２の内部およびそれ自体は、本発明の構成部分ではなく、ＩＣカードに装着されてもよい種々の電子装置をただ概略的に表すために開示しているだけである。本発明は、主にＩＣカードとその中で用いられている薄型電池２０に向けられている。従って、具体的な電子装置が示されていない一方、電気的エネルギーを必要とするどのような電子装置も本発明から逸脱することなくＩＣカード１０の中に使われてよい。なお、図中では、電子装置はカード内に埋設せれているが、必要であればその一部あるいは、全部がカード表面に露出していても、問題ない。また、図示してはいないが、このカードには前記電子装置または電池と、外部との接続用の端子を備えていても良い。そのほか、一般的にＩＣカードに具備する装置が搭載されていても何ら問題ない。
【００５４】
ＩＣカードに搭載するゲル型電池は酸性媒体として、酸性水溶液をゲル化したイオン伝導性ゲルと、塩基性媒体として、塩基性水溶液をゲル化したイオン伝導性ゲルと、を隣接配置してなり、酸−塩基バイポーラー反応場を有する。具体的な構成に関して、図３に示されるゲル型電池の概略図を用いて説明する。
【００５５】
本実施形態に係わる薄型ゲル型電池は、フィルム密封した構成になっており、電極１および３の端部がリード２１，２３と接続されるようになっている。発電部とシール構造は図３の断面として示すように構成される。なお、図３は、図２におけるＡ−Ａ線矢視断面として示す。
【００５６】
図３に示されるように、発電部の構造は、第１の電極１及び酸性媒体２からなる酸性反応場と、第２の電極３及び塩基性媒体４からなる塩基性反応場と、が接触しており、酸性媒体２に不図示の第１の物質を、塩基性媒体４に不図示の第２の物質を含有させたものからなる。
【００５７】
例えば、第１の物質及び第２の物質が過酸化水素である場合、過酸化水素水溶液を、酸性媒体２又は塩基性媒体４、あるいはその両方に共存させておく。これにより、酸性反応場における酸化反応と、塩基性反応場における還元反応が生じ、起電力が発現する。
【００５８】
また電極１、３は、媒体に対して片面から若しくは両面から接触していればよく、その形状は、電池内で発生した気体の排出流路となるべく、網目状であることが好ましい。
【００５９】
これら発電部をラミネートフィルム５で覆い、フィルム同士の端部を熱溶着することにより、前記発電部を密封して、電池を作製する。
【００６０】
酸性媒体２及び塩基性媒体４は自由に形状、大きさを変えられるため、板状にすることは簡易であり、任意のサイズ、形状の薄型電池を作製することが可能である。
【００６１】
このようなゲル型電池は、発電に伴って、導電性ゲルに含まれる水素イオンや水酸化物イオン、また、過酸化水素水溶液が消費され（同時に塩が生成する）、それらが無くなった時点で電力の供給は止まる。また、これらの消費される物質は、外部から再供給できないため、一次電池となるが、構成が単純であることに加え、両反応場として、自己保持性の高いゲル状態を利用するため、その反応場を安定に維持することができる。そのため、携帯性・経済性に優れた様々な電池形態をとることが可能である。
【００６２】
＜発電方法＞
本発明のＩＣカードに搭載される電池の発電方法（以下、本発明の発電方法と称する）は、第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び塩基性媒体が可撓性を有し、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを互いに隣接もしくは近設させた状態で、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに含有されてなる反応物質により、前記酸性媒体中での酸化反応及び前記塩基性媒体中での還元反応を生じさせて、発電を行うものである。
本発明の発電方法によれば、上述の如く、電極における酸化・還元反応により生ずる起電力が、電池から得られる電圧の主体的な源となり、その結果、安定に電力を発生させることができる。また、本発明の発電方法は、例えば、本発明の二次電池を使用することで実施することができる。
【００６３】
本発明の電池を用い、既述の第１の物質及び第２の物質を使用した場合、本発明の発電方法における発電機構は、以下に説明する通りになると考えられる。
【００６４】
すなわち、酸性媒体に含有される第１の物質が水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う反応を生じさせ、かつ、塩基性媒体に含有される第２の物質が水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する反応を生じさせて発電が起こると考えられる。
【００６５】
この反応により、第１物質及び第２の物質が内部エネルギーの低い複数の物質に化学変化することによって、その分のエネルギーを外部に電気エネルギーとして放出して電力を得ることができる。
【００６６】
特に、酸性媒体が酸性水溶液、塩基性媒体が塩基性水溶液からなり、第１の物質及び第２の物質が、いずれも過酸化水素である場合、過酸化水素は、分解反応によって水と酸素を生成する。この化学反応を、本発明の電池のように、別々の電極で酸化反応と還元反応に分離して行うと、起電力が生じる。即ち、過酸化水素は、酸性反応場では酸化作用を有し、一方で、塩基性反応場では還元作用を有するため、起電力が発生する。このような、酸−塩基バイポーラー反応場を利用することで、本発明の発電方法が実現される。
【００６７】
より具体的に、本発明の発電方法について、図１を参照して説明する。図１に示されるように、正極（第１の電極）が配置されている酸性反応場（酸性媒体）では、過酸化水素が酸化剤として働き、下記（式１）に示されるように、過酸化水素の酸素原子が電極から電子を受け取り、水を生成する。また、負極（第２の電極）が配置されている塩基性反応場（塩基性媒体）では、過酸化水素が還元剤として働き、下記（式２）に示されるように、過酸化水素の酸素原子が電極に電子を供与して、酸素と水を生成する。これら反応により、起電力が発生し、発電が行われる。
【００６８】
Ｈ２Ｏ２（ａｑ）＋２Ｈ＋＋２ｅ− → ２Ｈ２Ｏ ・・・（式１）
Ｈ２Ｏ２（ａｑ）＋２ＯＨ− → Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ− ・・・（式２）
上記式中、「（ａｑ）」とは水和状態を示す（下記（式３）も同様）。
【００６９】
なお、反応場内においては、酸性媒体中に存在する水素イオンの対アニオン（図１中では、硫酸イオンＳＯ４２−に相当する）と、塩基性媒体中に存在する水酸化物イオンの対カチオン（図１中では、ナトリウムイオンＮａ＋）と、が両媒体の界面で塩を形成することで、電荷のバランスを取ることができる。このとき、形成される塩は、水溶液中では通常イオン化する方が安定であるため、塩の形成による起電力への効果は、電極における酸化或いは還元反応における起電力と比べるとはるかに小さい。この結果、電極反応が主体的となる本発明のバイポーラー型電池は、酸性・塩基性媒体界面における中和反応を主体としたバイポーラー型電池と比べ、安定した発電を行える性質を有することとなる。
上記（式１）と（式２）の半反応式をまとめたイオン反応式（電荷のバランスが、酸性・塩基性媒体界面での水のイオン分解によって取られる場合）を下記（式３）に示す。
【００７０】
Ｈ２Ｏ２（ａｑ） → Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２ ・・・（式３）
【００７１】
熱力学計算によると、この反応のエンタルピー変化（ΔＨ）、エントロピー変化（ΔＳ）、ギブスの自由エネルギー変化（ΔＧ、温度Ｔ：単位はケルビン（Ｋ））は、それぞれ、ΔＨ＝−９４．７ｋＪ／ｍｏｌ、ΔＳ＝２８Ｊ／Ｋｍｏｌ、ΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳ＝−１０３．１ｋＪ／ｍｏｌとなる。
【００７２】
また、理論起電力（ｎは反応に関る電子数、Ｆはファラデー定数）と理論最大効率（η）は、それぞれ、Ｅ＝−ΔＧ／ｎＦ＝１．０７Ｖ、η＝ΔＧ／ΔＨ×１００＝１０９％と計算される。この反応の理論的特徴は、過酸化水素分解反応でエントロピーが増加してΔＳの符号が正になることである。そのため、ΔＧの絶対値がΔＨより大きくなり、理論最大効率が１００％を超える。これとは異なり、水素−酸素系やダイレクトメタノール系等、他の燃料電池反応では、ΔＳの符号は負である。
【００７３】
これらのことから、本発明の発電方法において、第１の物質及び第２の物質に過酸化水素を用いた場合の理論的特徴を以下に挙げる。
【００７４】
従来より知られている他の燃料電池では、原理的に、エントロピー変化量ＴΔＳを発電に利用できず熱として放出する。一方、本機構では、外界から熱を吸収して得たエントロピーの増加分を発電に利用することができる。そして、反応温度Ｔが高い場合の方が、ΔＧの絶対値が大きくなり起電力が高くなる。
【００７５】
実用電池では、イオン反応式の理論起電力だけで出力電圧が決まるのではなく、過電圧等によって電圧が低下し同時に熱を発生する。例えば、単位電池をスタックして集積化する場合、或いは、電池を製品内部に組み込む場合に、この熱が大きな問題になる。しかし、上述のように、本発明の発電方法によれば、理論的にはその熱を発電に再利用することができ、全体的な熱発生が少なくなる可能性がある。また、発電に利用できるエネルギー総量に相当するΔＧは水素・酸素燃料電池に比較して半分程度であるが、ｎ＝１（水素−酸素系の燃料電池の場合はｎ＝２）であるために理論起電力は同程度となる。
【００７６】
また、上記のことから、本発明の電池及び本発明の発電方法において、第１の物質及び第２の物質に過酸化水素を用いた場合には、既述のような効果の他に、下記のような効果が得られる。
【００７７】
（１）過酸化水素は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する反応に伴って二酸化炭素を放出せず、その代わりに酸素を放出する。また、電池内の構造要素に、発火物・可燃物や有害な重金属類等を使用せず、さらに電極、外装材が炭素もしくは、有機物から構成されるため、使用後、別途回収する必要が無く、焼却処理可能となる。それ故、製造・使用・廃棄の製品サイクル全体に渡って環境安全性に優れる。
（２）過酸化水素は、常温常圧で液体であるため、貯蔵のために重い金属ボンベ等を必要としないし、水と自由に混合できるためゲル化が容易であり、貯蔵性・携帯性が優れている。
（３）酸化剤として酸素を使用する必要が無いため、空気量の限られた閉鎖環境下、また空気中に塵やゴミ等が多く含まれる過酷環境下でも、その使用に支障がない。
（４）過酸化水素は、その工業的製造方法として有機法（アントラキノンを中間体（何度も再利用するので消費しない）として、触媒による水素の接触還元と空気酸化とによって合成する方法）等がすでに確立されており、現状でも安定的に安価で供給されている。これに加え、周辺部品が少なくシンプルな構造で電池を構成し得るため、電池システム全体の重量及び体積を小さくでき、かつ低コスト化や高耐久性を図れる。
【００７８】
上記においては、第１の物質及び第２の物質として過酸化水素を用いた発電方法について述べたが、両物質に他の物質（化合物）を用いた場合にも、電極側で酸化・還元反応を生じさせる点では実質的に同じである。
そのため、本発明の電池及び本発明の発電方法によれば、その発電機構により、安定した発電が可能となる。
【００７９】
以上、本発明のＩＣカードに搭載される電池及びその発電方法について説明したが、本発明の構成は、既述のような構成に限定されるものではない。
【実施例】
【００８０】
以下に本発明の効果を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００８１】
（実施例）
図３に示されるゲル型電池を下記材料を使用して作製した。すなわち、５ｍｏｌ／ｌの硫酸、及び、反応物質である第１の物質として５ｍｏｌ／ｌの過酸化水素を同量混合したものを、０．３質量％のアガロース（寒天）でゲル化したものを酸性媒体２として使用し、５ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム、及び、反応物質である第２の物質として５ｍｏｌ／ｌの過酸化水素を、２：１（体積比）で混合したものを０．３質量％のアガロースでゲル化したものを塩基性媒体４として使用した。第１の電極１及び第２の電極３としては、活性炭繊維を使用し、それぞれを、酸性媒体２及び塩基性媒体４に密着させて配置した。さらに電極１，３の端部をリード２１，２３と接続させた。さらにこれら発電部をポリエチレンフィルムにより挟み込み、端部を融着させ密封した。
以上のようにして、厚さ０．５ｍｍのゲル型電池を作製した。
【００８２】
作製した電池について、下記条件にて発電実験を行った。すなわち、この電池を１Ωから１ＭΩまでの抵抗器に接続し、そのとき流れる電流及び印加される電圧をデジタルマルチメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ製２０００）を用いて測定した。
【００８３】
上記の実験条件の電池を用いて得られた電流−電圧特性を図４に示す。図４から、本実施例の場合、開放電圧２．４Ｖ、また、最大出力２１ｍＷ／ｃｍ２（起電圧：１．３Ｖ、電流１６．６ｍＡ／ｃｍ２の時）が得られた。かかる結果より、本実施例の電池は、十分に実用可能であることが確認できた。また、本実施例の電池は、厚さが薄く取り扱い性に優れることもわかる。また、全ての部材が重金属を含まない物質により構成されているので、環境負荷も少なく、再資源化のコストが少ないこともわかる。
【００８４】
そして、図２のように実施例で作製したゲル型電池が組み込まれたＩＣカードは、十分な発電能を有する新規な構成の電池を搭載し、安定した電力供給が図られたものであることもわかる。また、環境に負荷が少なく、再資源化のコストが少ないこともわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のＩＣカードに内蔵される電池の発電機構（発電方法）を示す説明図である。
【図２】本発明のＩＣカードの好ましい実施形態の一例を示す平面図である。
【図３】本発明のＩＣカードにおける電池の好ましい実施形態の一例を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】実施例で作製したゲル型電池における電流−電圧特性の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・第１の電極
２・・・酸性媒体
３・・・第２の電極
４・・・塩基性媒体
５・・・ラミネートフィルム
１０・・・ＩＣカード
１２・・・電子装置
２０・・・電池
２１・・・第１のリード
２３・・・第２のリード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップを含む電子装置と、前記電子装置が動作するために必要な電気エネルギーを与える電池と、を搭載するＩＣカードにおいて、
前記電池は、その発電部が少なくとも第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備え、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体が互いに隣接もしくは近設されてなり、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなることを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
前記電池の前記発電部が、ラミネートフィルムにより、覆われていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項３】
前記ラミネートフィルムは、通気遮断性金属フィルムと絶縁性樹脂フィルムとで構成されたラミネートフィルムであることを特徴とする請求項２に記載のＩＣカード。
【請求項４】
前記発電部の少なくとも一部が、ポリマー樹脂、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料からなる材料に覆われてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項５】
前記反応物質が、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれに含有されてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項６】
前記酸性媒体に含有される前記反応物質としての第１の物質と、前記塩基性媒体に含有される前記反応物質としての第２の物質とが、同一の物質であることを特徴とする請求項５に記載のＩＣカード。
【請求項７】
前記反応物質が、過酸化水素であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項８】
前記反応物質が、当該反応物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって当該反応物質を生成する液体もしくは固体、の状態で供給されてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項９】
前記酸性媒体が酸性水溶液からなり、かつ、前記塩基性媒体が塩基性水溶液からなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１０】
前記酸性水溶液が、硫酸、メタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、及び、フマル酸からなる群より選択される酸を１以上含むことを特徴とする請求項９に記載のＩＣカード。
【請求項１１】
前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含むことを特徴とする請求項９に記載のＩＣカード。
【請求項１２】
前記酸性媒体が酸性のイオン交換部材から構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン交換部材から構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１３】
前記イオン交換部材が、ポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂、ポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の高分子電解質膜、ポリビニルスチレン系のイオン交換膜、及び繊維状ポリスチレン系のイオン交換濾紙からなる群より選択されることを特徴とする請求項１２に記載のＩＣカード。
【請求項１４】
前記酸性媒体が酸性のイオン伝導性ゲルから構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン伝導性ゲルから構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１５】
前記酸性のイオン伝導性ゲルが、酸性水溶液を、架橋ポリアクリル酸、寒天、又はその塩類によりゲル化してなることを特徴とする請求項１４に記載のＩＣカード。
【請求項１６】
前記塩基性のイオン伝導性ゲルが、塩基性水溶液をカルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸、又はその塩類によりゲル化してなることを特徴とする請求項１４に記載のＩＣカード。
【請求項１７】
前記酸性媒体が、酸性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状態であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１８】
前記塩基性媒体が、塩基性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状態であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１９】
前記第１の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項２０】
前記第２の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項２１】
前記第１の電極及び第２の電極が、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項２２】
前記第１の電極及び前記第２の電極が、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法により、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれ配置されてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１】
ＩＣチップを含む電子装置と、前記電子装置が動作するために必要な電気エネルギーを与える電池と、を搭載するＩＣカードにおいて、
前記電池は、その発電部が少なくとも第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備え、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体が互いに隣接もしくは近設されてなり、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなることを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
前記電池の前記発電部が、ラミネートフィルムにより、覆われていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項３】
前記ラミネートフィルムは、通気遮断性金属フィルムと絶縁性樹脂フィルムとで構成されたラミネートフィルムであることを特徴とする請求項２に記載のＩＣカード。
【請求項４】
前記発電部の少なくとも一部が、ポリマー樹脂、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料からなる材料に覆われてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項５】
前記反応物質が、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれに含有されてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項６】
前記酸性媒体に含有される前記反応物質としての第１の物質と、前記塩基性媒体に含有される前記反応物質としての第２の物質とが、同一の物質であることを特徴とする請求項５に記載のＩＣカード。
【請求項７】
前記反応物質が、過酸化水素であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項８】
前記反応物質が、当該反応物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって当該反応物質を生成する液体もしくは固体、の状態で供給されてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項９】
前記酸性媒体が酸性水溶液からなり、かつ、前記塩基性媒体が塩基性水溶液からなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１０】
前記酸性水溶液が、硫酸、メタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、及び、フマル酸からなる群より選択される酸を１以上含むことを特徴とする請求項９に記載のＩＣカード。
【請求項１１】
前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含むことを特徴とする請求項９に記載のＩＣカード。
【請求項１２】
前記酸性媒体が酸性のイオン交換部材から構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン交換部材から構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１３】
前記イオン交換部材が、ポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂、ポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の高分子電解質膜、ポリビニルスチレン系のイオン交換膜、及び繊維状ポリスチレン系のイオン交換濾紙からなる群より選択されることを特徴とする請求項１２に記載のＩＣカード。
【請求項１４】
前記酸性媒体が酸性のイオン伝導性ゲルから構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン伝導性ゲルから構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１５】
前記酸性のイオン伝導性ゲルが、酸性水溶液を、架橋ポリアクリル酸、寒天、又はその塩類によりゲル化してなることを特徴とする請求項１４に記載のＩＣカード。
【請求項１６】
前記塩基性のイオン伝導性ゲルが、塩基性水溶液をカルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸、又はその塩類によりゲル化してなることを特徴とする請求項１４に記載のＩＣカード。
【請求項１７】
前記酸性媒体が、酸性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状態であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１８】
前記塩基性媒体が、塩基性水溶液と炭素系粉末からなるペースト状態であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１９】
前記第１の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項２０】
前記第２の電極が、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項２１】
前記第１の電極及び第２の電極が、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項２２】
前記第１の電極及び前記第２の電極が、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法により、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれ配置されてなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−４８１６（Ｐ２００６−４８１６Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８１１５６（Ｐ２００４−１８１１５６）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]