[发明专利]平板式微型直接醇类燃料电池组及其制作方法

权利要求书

1.一种平板式微型直接醇类燃料电池组，包括平板微型电池，其特征在于：所述的平板式微型燃料电池组采用一体化阴极流场板或阳极流场板，所述的一体化阴极流场板或阳极流场板是指采用MEMS技术在硅片材料上按照一定排列方式集成制备至少2个单体电池流场，并且每个单电池流场表面具有独立的导电层图形，该导电层互相隔离，并具有确定的图形和焊接位点便于电池组的串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组，其特征在于：所述的板式微型燃料电池组采用MEMS技术在硅片双面光刻腐蚀制作对应流场阵列微结构，表面通过金属淀积、刻蚀技术制作图形化的导电图层，实现在平板上集成至少2个流场微结构和微电极；与对应的MEA对准组装，焊接各电池的微电极的正负极，实现平板上微型燃料电池的串联组装。

3.根据权利要求1所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组，其特征在于：所述的阴极流场采用主动模式下的微流道结构，包括微孔、蛇形、并行、点状、zigzag、插指或它们的组合结构，或者被动模式下的空气“自呼吸”结构，包括微孔式、点状双复合结构。

4.根据权利要求1所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组，其特征在于：所述的阳极流场采用主动模式下的的微流道结构，包括微孔、蛇形、并行、点状、zigzag、插指或它们的组合结构，或者被动模式的下的微孔式、点状双层复合结构。

5.根据权利要求1所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组，其特征在于：所述的导电层采用金属蒸发、溅射或电镀技术制作，所述金属材料为Ti/Pt/Au、Ti/Au或Cr/Au材料。

6.根据权利要求1所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组的制作方法，包括下列步骤：

(1)一体化流场板的加工制作：选择优质的硅片作为芯片的基片，在硅片正面刻蚀流场微结构，用于燃料或氧气的传输；反面刻蚀微孔结构，用于燃料和空气的进出；并且表面制作热氧化层作为电绝缘层；

(2)图形化导电层的加工：在制作完成的阴/阳极流场表面淀积金属导电层，并进行图形化，作为各个电池的电极，完成具有独立导电层的流场阵列；

(3)电池组组装和电连接：与对应的MEA对准组装，焊接各电池的微电极的正负极，实现平板上微型燃料电池的串联组装。

7.根据权利要求6所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组的制作方法，其特征在于：

所述的步骤(1)包括下列步骤：

(a)在硅片(28)表面热氧化形成SiO₂层(29)作为腐蚀保护层；

(b)在硅片正反面SiO₂层(29)上光刻腐蚀各极板的掩膜版对应的几何图形；

(c)对硅片进行各向异性腐蚀(或各向同性腐蚀)；

(d)去除剩余的SiO₂层，重新表面热氧化形成新的SiO₂层(32)作为电绝缘层。

8.根据权利要求6所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组的制作方法，其特征在于：

所述的步骤(2)包括下列步骤：

(e)在硅片表面涂胶光刻对应的金属导电层的几何图形；

(f)在硅片表面淀积金属Ti/Pt/Au层(33)作为导电层；

(g)通过光刻胶“剥离”工艺(lift-off)实现导电层的图形化；

(h)硅片划片切割，得到单个芯片。

9.根据权利要求6所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组的制作方法，其特征在于：

所述的步骤(3)包括下列步骤：

(i)将一体化的阴极流场板、对应的膜电极集合体(MEA)和一体化的阴极流场板按顺序对准贴合在一起，并按照一定比例进行压缩；

(j)在阴极流场板、MEA和阴极流场板四周涂上粘合剂，将它们固定在一起；

(k)将对应的阳极和阴极导电层按照一定的顺序焊接在一起，末端的阳极和阴极导电层用导线焊接连接出来。

10.根据权利要求6所述的一种平板式微型直接醇类燃料电池组的制作方法，其特征在于：所述的图形化导电层采用“lift-off”工艺或光刻腐蚀工艺实现；所述的焊接采用锡焊、金属压焊、倒装焊接工艺实现。