采用硅和PDMS的堆栈式微型直接甲醇燃料电池的设计和制作

• 作者: 刘俊 刘畅 曾毅波 王婷婷 赵祖光 郭航 陈观生
• 来源期刊: 传感技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 堆栈式微型直接甲醇燃料电池 微机电系统 PDMS流场板 金属化
• 年，卷（期）: 2013,（2）
• 所属期刊栏目: 生物化学类传感器
• 页码范围: 143-149
• 页数: 7页
• 分类号: TN304105|TM911148
• 字数: 5055字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2013.02.001

摘要

在堆栈式微型直接甲醇燃料电池μ-DMFC(Micro-Direct Methanol Fuel Cell)中,为了避免硅基流场板因为封装压力过大而破裂,采用了硅和PDMS(Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)材料分别制作阳极和阴极流场板.首先,采用微机电系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技术制作硅基阳极流场板.其次,通过铜箔与阴极流场板一体成型、有机清洗和PDMS表面活化等改进措施显著提升了PDMS阴极流场板金属化的能力.最后,比较和分析阳极流场板上3种不同结构的流道形式的堆栈式μ-DMFC的输出性能.实验结果表明,活化后的PDMS阴极流场板与Cr/Au的粘附性能和粘接强度显著提高,同时阳极流场板的流道一半开设为凸台,一半开设为通孔时,其堆栈式μ-DMFC的输出性能最优.最大输出电流密度为81.25 mA/cm2,最大输出功率为7.73 mW/cm2.采用硅和PDMS材料分别制作流场板,不仅简化了堆栈式μ-DMFC的结构,而且能够缓冲锁紧力,有效保护硅基阳极流场板.同时优化阳极流场板上的流道结构,能够有效提升堆栈式μ-DMFC的输出性能.