Tiny топливных элементов производится на кремниевых пластин

Исследование

Инженеры Univ. Миннесоты (Миннеаполис) использовали методы, разработанные в отрасли микроэлектроники до получения новых миниатюрных топливных элементов с Micromachined кремниевых пластин. По словам Уильяма Smyrl, профессор кафедры химической технологии и материаловедения который возглавлял работу, он может быть пригоден для использования такого подхода к massproduce миниатюрных топливных элементов таким же образом, что микросхемы изготавливаются на кремниевых чипов.

Первый шаг в создании миниатюрных полимерных электролитов на топливных элементах (м-PEFC) чипов с низким уровнем считывания показаний давления химического осаждения паров (LPCVD) из нитрида кремния диэлектрик, Si ^ ^ 3 югу N ^ ^ 4 к югу, на поверхности пластины действовать как Etch маску. Далее с помощью фотолитографии дизайн и плазмы основе травления, окна открыты в нитрида кремния фильм на задней пластины. Затем, используя дополнительные фотолитографического процесса, перед пластины узорчатого и покрыт золотом формирования электродов. В заключительном этапе фотолитографии, массив feedholes является образцом и травились через золотой слой с помощью йода основе золота травления. Чтобы завершить изготовление, feedholes затем травлению через нитрида кремния и кремниевых мембран использовании анизотропной, plasmabased травления. Индивидуальные чипы м-PEFC разделены ручной разрыв готовых пластин.

Два м-PEFC фишки в сочетании с катализатором слои и мембраны Nafion в типичном биполярная конструкция ячейки. Метанола электрода (анода) и кислородного электрода (катод) катализируются отдельности, а затем в сочетании с мембраны в последнем шаге сборки. Ламинирование сборка завершена горячего прессования на 30 фунтов на квадратный дюйм и 170 ° С в течение 10 минут, а затем охлаждение в прессе до температуры окружающего воздуха под давлением.

Топливные элементы имеют рабочий объем 12 мм ^ 3 ^ к югу и могут быть сокращены на три порядка величины по простой корректировки маскировки и травления процедур, Smyrl заметки. Он добавляет, что подходы ячейки производительности, что из лучших современное состояние больших топливных элементов при масштабировании по размеру.

Addtional подробную информацию о процедуре изготовления и эксперименты ученых рассматриваются в майском номере журнала Айше.