[发明专利]集成温度控制系统的微型直接甲醇燃料电池及其制作方法

权利要求书

1、集成温度控制系统的微型直接甲醇燃料电池，电池内部为三明治结构，包括阴极极板、阳极极板和位于两极板之间的膜电极，阴极极板和阳极极板靠近膜电极的一侧为正面，另一侧为背面，正面为微型沟道用来传输燃料；燃料电池外部为电池载具和阳极上盖组成的电池外围封装夹具，其特征在于，将温度控制系统集成到微型直接甲醇燃料电池内部，温度控制系统由微型加热器和微型温度传感器组成；微型加热器集成在阴极极板背面，微型温度传感器集成在阳极极板背面，或者，微型加热器集成在阳极极板背面，微型温度传感器集成在阴极极板背面，微型加热器和微型温度传感器均采用金属制作，所述金属为Pt、Cu或Au；夹具材料采用聚甲基丙烯酸甲酯。

2、集成温度控制系统的微型直接甲醇燃料电池的制作方法，其特征在于，将微型加热器与微型温度传感器利用微机电系统工艺集成到微型直接甲醇燃料电池内部，在阳极极板上集成微型温度传感器，在阴极极板上集成微型加热器，或者，在阳极极板上集成微型加热器，在阴极极板上集成微型温度传感器，该方法步骤如下，

(1)阴极极板和阳极极板的制作采用相同的工艺，均通过下面八个步骤制作：

(a)在<100>晶向的双抛硅片上两面热氧化生长0.05～0.2μm的二氧化硅，作为应力缓冲层，再通过气相沉积法，在压力为20～40Pa下淀积0.1～0.3μm的氮化硅作为体硅腐蚀掩蔽层；

(b)应用双面光刻技术，在硅片的一面，采用正胶暗场的光刻板，光刻出燃料进出口和沟道区，此面为靠近膜电极的一侧，为正面，然后在硅片背面，采用正胶暗场的光刻板，做出与正面对应的进出口图形，然后用反应离子刻蚀去除光刻暴露的氮化硅，并用质量分数为30～40％的氢氟酸按体积比氢氟酸:水＝1:(50～200)配制的氢氟酸的水溶液去除光刻暴露的二氧化硅；

(c)用质量分数为30～40％的KOH水溶液体硅腐蚀硅片两侧，当腐蚀面相遇，形成穿通的进出口后及时停止，使用质量分数为30～40％的氢氟酸，50～100℃水浴加热，去除氮化硅和二氧化硅掩蔽层；

(d)硅片两面热氧化生长0.05～0.2μm的二氧化硅，作为微型加热器或微型温度传感器与硅片的绝缘层；

(e)在硅片背面，采用正胶暗场的光刻板，做出微型加热器或微型温度传感器图形；

(f)在硅片背面溅射0.01～0.05μm的Ti，再溅射0.1～0.5μm的Pt、Cu或Au，其中，Ti为黏附层，Pt、Cu或Au为微型加热器层或微型温度传感器层，采用正胶剥离技术，最终形成金属图形；

(g)在硅片背面，等离子增强化学气相沉积法淀积0.1～1μm的氮化硅做为钝化层覆盖微型加热器或微型温度传感器，用来保护金属器件以及与外界绝缘，再使用光刻，反应离子刻蚀使露出引线端；

(h)硅片正面溅射0.01～0.05μm的Ti作为粘附层，再溅射0.1～0.5μm的Pt或Au作为电流收集层，得到集成了微型加热器的极板或集成了微型温度传感器的极板；

集成了微型加热器的极板作为阴极极板，集成了微型温度传感器的极板作为阳极极板，或者集成了微型加热器的极板作为阳极极板，集成了微型温度传感器的极板作为阴极极板；

(2)将步骤(1)制备的阴极极板和阳极极板、膜电极、电池载具和阳极上盖组成的电池外围封装夹具封装成燃料电池，其中，夹具材料采用聚甲基丙烯酸甲酯。