專利名稱：集成微型燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及微型燃料電池，并更具體地講，涉及集成于硅上 的微型燃料電池裝置。
背景技術(shù)：
可再充電電池是蜂窩電話和各種其它便攜電子設(shè)備的最主要的電 源。存儲于這些電池中的能量是有限的。取決于存儲材料的能量密度(Wh/L)，其化學(xué)特性，以及電池的體積。例如，對于具有250Wh/L能量 密度的鋰離子蜂窩電話電池，10cc電池可存儲2.5Wh的能量。根據(jù)蜂窩 電話的使用情況可供電幾小時至幾天。而充電總是需要電源插座。使 用可這種電池的主要的不便之處是有限的存儲能量和頻繁的再充電。 因此對于蜂窩電話電源需要有能提供更長持續(xù)時間，方便再充電的解 決方案。 一種可滿足此需要的途徑是使用帶可再充電電池的混合電源， 和對電池進(jìn)行點充的方法。對用于電池再充電的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的重要 的考慮因素包括功率密度，能量密度，維度以及能量轉(zhuǎn)換效率。能量收集方法，例如太陽能電池，利用環(huán)境溫度波動的熱電發(fā)電 器，以及利用自然振動的壓電發(fā)電器都是對電池進(jìn)行點充的比較理想 的電源。然而，由于這些方法產(chǎn)生的能量很小，通常只有幾毫瓦，并 且需要龐大的體積以產(chǎn)生足夠的能量來滿足所需的幾百毫瓦，因此對 于蜂窩電話類應(yīng)用沒有吸引力。另一種途徑是裝載高能量密度的燃料，并將該燃料能源轉(zhuǎn)換為高 效的電能用以對電池進(jìn)行再充電。具有高能量密度的放射性同位素燃 料已被研發(fā)出來用于便攜式電源。然而，這種方法提供的功率密度較 低，并且使用放射性材料還涉及安全性的問題。對于遠(yuǎn)程傳感型的應(yīng)6用來說它是一種比較理想的電源，但對于蜂窩電話電源來說并非如此。 在其它的各種能量轉(zhuǎn)換技術(shù)中，最理想的是燃料電池技術(shù)，因其較高 的的能量轉(zhuǎn)換效率，以及經(jīng)過驗證的可使其微型化的可行性。具有有源控制系統(tǒng)的燃料電池以及高工作溫度的燃料電池，諸如有源控制直接甲醇或甲酸燃料電池(DMFC或DFAFC)，重整氫燃料電池 (RHFC)，以及固體氧化物燃料電池(SOFC)都是復(fù)雜的系統(tǒng)，并且很難 將其微型化至蜂窩電話應(yīng)用所需的2到5cc的體積。而無源吸氣氫燃料電 池，無源DMFC或DFAFC，以及生物燃料電池是比較理想的適用于此 類蜂窩電話應(yīng)用的系統(tǒng)。但是，除了微型化問題之外，還有其它的問 題，包括為氫燃料電池提供氫，無源DMFC或DFAFC的壽命和能量 密度，以及生物燃料電池的壽命、能量密度和功率密度。傳統(tǒng)的DMFC或DFAFC的設(shè)計包含用于各電池的平面疊層。個別 電池可隨后被堆疊用以提供更高的功率，冗余度和可靠性。這些層通 常包含石墨，碳或碳復(fù)合材料，聚合物材料，鈦和不銹鋼之類的金屬， 以及陶瓷。疊層的功能區(qū)域一般在邊界處受到用于將結(jié)構(gòu)螺栓連接在 一起的通孔，和燃料與沿著電池和位于電池之間的氧化劑的通道的限 制。此外，平面疊層僅從燃料/氧化劑在交叉部區(qū)域中(x和y坐標(biāo))的交 互作用獲得能量。要設(shè)計與當(dāng)前蜂窩電話電池體積(10cc-2.5Wh)相同的燃料電池/ 蓄電池混合電源，需要具有高功率密度和效率的、體積更小的蓄電池 和燃料電池，以實現(xiàn)其總體的能量密度高于該單個蓄電池的能量密度。 例如，對于4-5cc (l-1.25Wh)蓄電池要滿足蜂窩電話的峰值需要，則燃 料電池應(yīng)當(dāng)占用l-2cc,燃料占去剩余的體積。該燃料電池的輸出功率 應(yīng)當(dāng)為0.5W或更高，使其能夠在合理的時間對蓄電池進(jìn)行充電。大多 數(shù)對小型燃料電池的開發(fā)是將傳統(tǒng)燃料電池微型化至小體積，而最終 的系統(tǒng)對于蜂窩電話應(yīng)用仍然過于龐大。利用平面燃料電池結(jié)構(gòu)中的 傳統(tǒng)硅處理方法，已公開了一些微型燃料電池開發(fā)行為，并且有些案例中利用了多孔硅(用以增加表面面積和功率密度)。參見示例，U. S.Patent/ Application Numbers 2004/0185323, 2004/0058226, 6，541，149, and 2003/0003347。然而，吸氣平面型氫燃料電池的功率密度通常在 50-100mW/cn^范圍內(nèi)。要產(chǎn)生500mW的功率，需要5 cn^或更大的有源 區(qū)。單個電池的工作電壓在0.5-0.7V范圍內(nèi)。需要將至少4至5個電池串 聯(lián)連接以得到燃料電池2-3V的工作電壓，以通過DC-DC轉(zhuǎn)換至4V電壓， 對鋰電池進(jìn)行充電。因此，采用傳統(tǒng)平面燃料電池的方法不能滿足用 于蜂窩電話的燃料電池/蓄電池混合電源中對燃料電池的l-2cc的體積的要求。因此，期望提供集成在硅、玻璃、陶瓷或聚合物襯底的、從三維 的燃料/氧化劑的互換中獲得能量的微型燃料電池裝置。而且，從后面 本發(fā)明的詳細(xì)描述以及后附的權(quán)利要求，在結(jié)合附圖以及背景技術(shù)的 情況下，本發(fā)明的其它期望特點及特性是顯而易見的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種微型燃料電池以及其在襯底上形成該微型燃料電 池的方法，其中，從三維的燃料/氧化劑的互換中獲得能量。所述燃料 電池包括多個在該襯底上形成的多孔基座，其中各多孔基座包含陽 極及圍繞在該陽極周圍的陰極；以及電解質(zhì)，該電解質(zhì)填充該陽極和 該陰極之間的腔體。所述陰極可接觸周圍的空氣，并且該陽極具有用 于接收燃料的通道。所述陽極和陰極可通過刻蝕所述電解質(zhì)的腔體或 通過形成溝槽而形成，其中位于陽極和陰極之間的各溝槽被電解質(zhì)填 充。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中，相同的附圖標(biāo)記表示 相同部件，以及圖1-7是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例制備的層的局部剖視圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的多個燃料電池的局部剖視圖；圖9是沿圖8的9-9線得到的局部剖面的頂視圖；圖10-13是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例制備的層的局部剖視圖， 圖12是沿圖11的12-12線得到的；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的多個燃料電池的局部剖面 側(cè)視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的多個燃料電池的局部剖面 側(cè)視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實施例的多個燃料電池的局部剖面 側(cè)視圖。
具體實施方式
以下本發(fā)明的詳細(xì)描述僅用于示例而并非限定本發(fā)明或本發(fā)明的 應(yīng)用與使用。而且，不應(yīng)受到出現(xiàn)在前述本發(fā)明的背景技術(shù)或以下本 發(fā)明的詳細(xì)描述中的任意理論的約束。在高縱橫比的微氣孔內(nèi)部制備各微型燃料電池為燃料(陽極)與氧 化劑(陰極)之間的質(zhì)子交換提供較高的表面面積。在這些小的維度上， 需要對陽極，陰極，電解質(zhì)和集流體進(jìn)行精確的排列以防止電池短路。 排列可以通過集成電路處理中使用的半導(dǎo)體處理方法實現(xiàn)。功能性電 池也可被裝配于陶瓷，玻璃或聚合物襯底。在三維中利用光刻方法制備的平行的微型燃料電池包括在小體積 中具有所需功率密度的燃料電池，其中光刻方法通常用于半導(dǎo)體集成電路處理中。電池可被并聯(lián)或串聯(lián)以提供所需的輸出電壓。功能性燃 料電池被裝配在襯底中的微型多孔陣列(形成為基座)中。陽極/陰極離 子交換發(fā)生在三維空間，其中該陽極和陰極區(qū)域由絕緣體分隔。多孔 金屬導(dǎo)體被用于該陽極與陰極以進(jìn)行氣體擴(kuò)散，以及也進(jìn)行電流的收 集。電催化劑淀積在與電解質(zhì)接觸的多孔金屬壁上。腔體中包含質(zhì)子 傳導(dǎo)電解質(zhì)。在這樣小的維度中，表面張力保持液態(tài)的電解質(zhì)在腔體 中；然而，腔體也可在頂部被蓋住?？蛇x地，該腔體可被用以保持住電解質(zhì)的多孔基質(zhì)(結(jié)構(gòu))填充。如果有缺陷(包括裂紋或漏洞)穿過燃料電池的電解質(zhì)，燃料和氧化 劑就會互相混合從而導(dǎo)致燃料在催化劑上方被氧化。在平面堆疊式燃 料電池的設(shè)計中，這是嚴(yán)重的可靠性問題，并且也是微型燃料電池的 制備過程中的成品率問題。在具有上千個并聯(lián)的微型燃料電池的3D微 型燃料電池設(shè)計中，由各個電池承載的電流小。如果一個電池失效， 僅會使在并聯(lián)堆疊的其它電池承載的電流有小幅增加而不會對它們的 性能造成不利影響。然而，對這種設(shè)計，如果在電解質(zhì)中有裂紋或漏 洞，則燃料和氧化劑仍會互相混合而導(dǎo)致燃料在催化劑上方被氧化， 這是可靠性的問題而且也影響燃料的利用率。為了防止這些問題的發(fā) 生，可通過在電解質(zhì)蓋罩下方放置熱塑性聚合物材料而引入自愈機(jī)制。 如果有氣體互相混合而導(dǎo)致微型燃燒，則溫度會升高，熱塑性聚合物 會熔化并將縫隙處填滿絕緣體。雖然在疊層中受到影響的微型燃料電 池將會失效，但它不會產(chǎn)生安全問題或通過燃燒降低燃料的效率。通過以下附圖對幾個可能的設(shè)計和處理方法進(jìn)行示例性說明。圖 l-S是在硅、玻璃或陶瓷襯底上利用半導(dǎo)體工藝制備燃料電池的方法。參照圖l，鈦薄層14淀積于襯底12上，為隨后的金屬化層提供附著力， 也可作為電氣背板(用于I/O連接，電流跡線)。薄層14的厚度范圍可 在10-1000A，但較佳為100A，也可以使用鈦以外的其它金屬，如鉭， 鉬，鎢，鉻。金層16淀積于層14之上是因為其好的導(dǎo)電性，也是由 于它是貴金屬更適宜在燃料電池工作過程的氧化中降低氣壓。層16的 厚度范圍可在100A-lum，但較佳為1000A。層16也可使用金以外的 其它金屬，如鉑，銀，鈀，釕，鎳，銅。多金屬層18包含兩種金屬的合金，如銀/金，銅/銀，鎳/銅，銅/ 鈷，鎳/鋅以及鎳/鐵，并且厚度范圍在100-500um，但較佳為200um， 淀積于層16之上。多金屬層18隨后被濕蝕刻以移除其中一種金屬， 留下多孔的材質(zhì)。多孔金屬層也可通過其它方法形成，例如模板自組裝生長或溶膠-凝膠方法。介電層20淀積于層18之上，且阻擋層22在介電層上本領(lǐng)域的公知方式被圖案化。參照圖2-圖4，利用化學(xué)蝕刻，未受阻擋層22保護(hù)的介電層20 被移除。隨后，在阻擋層22被移除后，未受介電層20保護(hù)的多金屬 層18被移除，從而形成多孔基座17，該多孔基座17包含中心陽極和 圍繞在該陽極周圍且與其被腔體分開的同心陰極。或者，陽極和陰極 可通過模板法同時地形成。這里所說的同心是指具有共同中心的結(jié)構(gòu)， 但陽極，腔體以及陰極壁也可以是任意形式而不限于圓。側(cè)壁24隨后被利用用于陽極和陰極的燃料電池反應(yīng)的電催化劑通 過洗涂(wash coat)或一些其它淀積方法，例如CVD， PVD或電化學(xué) 方法進(jìn)行涂覆(參見圖5)。其后，層14和層16被蝕刻下降至襯底12， 并且，在蓋罩層28在電解質(zhì)材料26之上形成之前(參見圖7)，電解質(zhì) 材料26被置于腔體(參見圖6)。或者，電解質(zhì)材料26可包含，例如全 氟磺酸(Nafion⑧)，磷酸，或離子液體電解質(zhì)。當(dāng)濕化時，全氟磺酸在室溫具有非常好的離子導(dǎo)電性(0.1S/cm)。 電解質(zhì)材料也可作為質(zhì)子傳導(dǎo)離子液體，如雙三氟甲磺酰基和咪唑的 混合物，乙基銨硝酸鹽，二甲基銨硝酸鹽的甲基銨硝酸鹽，乙基銨硝 酸鹽和咪唑的混合物，乙基銨硫酸氫鹽和咪唑的混合物，氟磺酸和三 氟甲磺酸。使用液體電解質(zhì)時，腔體需要被蓋住以防止電解質(zhì)漏出。接下來，通過化學(xué)蝕刻(干法或濕法)方法在襯底12上形成通孔或 腔體30。其后，利用化學(xué)或物理蝕刻方法，通孔30穿過層14和層16 延伸至多金屬層18。圖8和圖9說明以參照圖1-圖7所描述的方式制備鄰近的燃料電 池。硅襯底12或包含微型燃料電池的襯底被放置于結(jié)構(gòu)32之上，用 于向腔體30輸送氫氣。例如，結(jié)構(gòu)32可包含形成在陶瓷材料上的一腔體或腔體系列(如管道或通道)。氫氣隨后進(jìn)入腔體30之上的多金屬層18的氫氣部分34。由于氫氣部分34被介電層20罩蓋，氫氣停留 在該部分34內(nèi)。氧化劑部分36向周圍空氣是開放的，空氣(包括氧氣) 可以進(jìn)入氧化劑部分36。當(dāng)腔體18填充電解質(zhì)材料后，在陽極(氫氣供給)和陰極(空氣呼吸) 區(qū)域之間形成物理阻擋。氣體歧管被裝至底部封裝襯底中，用以向所 有陽極區(qū)域供給氫氣。由于頂部28被蓋住，使其如同死端陽極饋送構(gòu) 造燃料電池。圖10-13說明本發(fā)明另一實施例，其中用于電氣互連的金屬層54 形成在襯底52上。厚多孔金屬56淀積于金屬層54上，其被圖案化及 蝕刻以形成平行的通道58。通道58隨后被電解質(zhì)60填充?；蛘?，通 道在被電解質(zhì)60填充之前可先被多孔絕緣基質(zhì)62填充。填充有電解 質(zhì)60的通道58被絕緣體材料64罩蓋?？稍诮^緣體材料64下方結(jié)合 熱塑性聚合物材料61以實現(xiàn)自愈機(jī)制，如前所述，通過填補(bǔ)縫隙以防 止如果電解質(zhì)材料中有裂紋或空洞而使得陽極和陰極氣體混合。 一般 垂直于平行的通道58蝕刻多個通道66，并將其填充致密的絕緣體，例 如聚合物、電介質(zhì)或陶瓷材料，該絕緣體也可分開陽極68與陰極70 區(qū)域以防止氣體的混合。金屬化層72淀積于陽極部分68的頂部，陽 極部分68連接至多孔金屬化層，在其下方是燃料電池的陽極?；ミB和 導(dǎo)電跡線被布置穿過絕緣層66。如果需要可放置氣體防滲層于陽極金 屬層頂部以防止氫氣從頂部表面泄漏。襯底隨后被回蝕以形成通孔74(參見圖13)，以暴露陽極多孔區(qū)域， 從而提供氣體(燃料)從底部的進(jìn)口。參照圖"，本發(fā)明另一示例性實施例的局部剖視圖，包括在腔體 內(nèi)部的多孔金屬側(cè)壁生長的碳納米管38，以及電催化劑淀積于該碳納 米管之上。電解質(zhì)填充于該腔體的內(nèi)部。碳納米管38的存在是通過改善燃料電池的整體性能以改進(jìn)氣體分布，電流收集以及增加三相點接 觸(陽極或陰極氣體，電解質(zhì)以及電極)面積。碳納米管38的生長過程 包括在硅上淀積多孔金屬，蝕刻該多孔金屬中的腔體，催化劑金屬 淀積于該腔體內(nèi)部的該多孔金屬，隨后是該碳納米管通過CVD工藝和 電催化劑淀積的生長。電解質(zhì)隨后填充于該腔體的內(nèi)部，然后被罩蓋 住以保護(hù)電解質(zhì)。利用前面描述的相同方法進(jìn)行陽極和陰極的接觸以 及氣體連接。參照圖15，本發(fā)明又一示例性實施例的局部剖視圖，包括多孔金 屬層18內(nèi)部的腔體32。底部上的腔體30允許空氣通過以進(jìn)入氧化劑 部分36。多孔金屬層18包括空心碳納米管42，該空心碳納米管42生 長于在其周圍形成的腔體內(nèi)部?？招奶技{米管42以及腔體的內(nèi)壁在與 電解質(zhì)接觸的外部表面44和側(cè)壁40上被催化。氫氣從腔體32流入空 心碳納米管42?？招奶技{米管42被襯底12或催化劑金屬印刷材料46 阻擋在底部，碳納米管42是從該處生長。此設(shè)備的制備方法包含在 襯底上淀積底部金屬膜，隨后對其圖案化從而形成陽極和陰極互連以 及電流收集1/0，s(輸入/輸出)。厚多孔金屬膜形成在硅晶片之上，隨后 對其蝕刻以在多孔金屬中形成腔體從而形成微型燃料電池。在襯底表 面上的腔體的底部，催化劑金屬淀積于陽極接觸區(qū)的頂部，以在腔體 內(nèi)部的生長垂直碳納米管。碳納米管生長后，腔體內(nèi)部的金屬壁以及 碳納米管的外部表面被電催化劑涂覆，且該腔體被填充質(zhì)子傳導(dǎo)電解 質(zhì)材料。在此生長過程中，值得注意的是要避免碳納米管與金屬壁的 電接觸以防止電池產(chǎn)生電短路。利用電解質(zhì)材料對碳納米管進(jìn)行徹底 的涂覆可避免此問題。在腔體填充電解質(zhì)材料之后，以致密絕緣體材 料罩蓋腔體，且平面化碳納米管的末端，以打開供氫氣流動的導(dǎo)管。 蓋罩連接至襯底的頂部，該罩蓋具有到氫氣供給處的入口連接。在此 微型燃料電池設(shè)計中，碳納米管與氫氣饋送管作為陽極。襯底隨后從 背面被蝕刻至以形成陰極氣體供給通道的厚度。參照圖16，本發(fā)明又一示例性實施例，包括多孔金屬納米線作為陽極集流體48并用于陽極氣體供給。該制備方法與上一部分描述的方 法類似。此外，可在腔體內(nèi)部從納米線沿其長度方向生長碳納米管， 且電催化劑淀積于內(nèi)部腔體壁(陰極)、納米線以及碳納米管(陽極)上。 碳納米管的放置有利于陽極氣體更好的擴(kuò)散并提供更多三相點接觸(陽 極氣體，電解質(zhì)和電催化劑或電極)面積，從而改善微型燃料電池的整 體性能。雖然在前述本發(fā)明的詳細(xì)描述中提出了至少一個示例性實施例， 應(yīng)當(dāng)理解還有大量的變體存在。還應(yīng)當(dāng)理解的是該示例性實施例或其 它示例性實施例僅用于示例，而非意在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、 應(yīng)用性或構(gòu)造。前述詳細(xì)描述為本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)本發(fā)明的示例性 實施例提供了捷徑，應(yīng)當(dāng)理解在不偏離如后附權(quán)利要求提出的本發(fā)明 范圍的情況下，可對示例性實施例中描述的組件功能或構(gòu)造進(jìn)行各種 改變。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池，包含襯底；形成在所述襯底上的多個多孔基座，每個基座具有第一側(cè)面及第二側(cè)面；安置于所述多個多孔基座的每個中的電解質(zhì)；與每個基座的所述第一側(cè)面鄰近且可與周圍空氣接觸的第一部分；與每個基座的所述第二側(cè)面鄰近的第二部分；以及用于向所述第二部分供給燃料的通道。
2. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池，其中，所述多孔基座的四個側(cè) 面上的溝槽限定該多孔基座。
3. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池，其中，所述多孔基座包含同心 結(jié)構(gòu)，所述同心結(jié)構(gòu)包括陽極；圍繞所述陽極的陰極；以及 安置于所述陽極與所述陰極之間的電解質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池，進(jìn)一步包括金屬互連，所述金 屬互連形成在所述襯底與所述陽極之間以用于互連所述陽極，以及形 成在所述襯底與所述陰極之間以用于互連所述陰極。
5. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池，其中，所述電解質(zhì)包含質(zhì)子傳 導(dǎo)離子液體和全氟磺酸之一。
6. 如權(quán)利要求2所述的燃料電池，其中，所述溝槽中的兩個溝槽 位于所述多孔基座的相對的側(cè)面上，并且填充有多孔絕緣基質(zhì)。
7. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池，其中，位于相對的側(cè)面上的所 述兩個溝槽包括電解質(zhì)。
8. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池，其中，位于相對的側(cè)面上的所述兩個溝槽被絕緣材料罩蓋。
9. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池，其中，另外兩個溝槽填充有絕緣體。
10. 如權(quán)利要求8所述的燃料電池，其中，所述絕緣材料包含熱塑 性材料。
11. 如權(quán)利要求10所述的燃料電池，其中，所述熱塑性材料可以 流動以密封所述電解質(zhì)中的缺陷。
12. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池，其中，所述陰極與所述電解質(zhì) 之間的表面面積大于所述陽極與所述電解質(zhì)之間的表面面積。
13. 如權(quán)利要求3所述的燃料電池，進(jìn)一步包括從所述陽極形成 的第一多個納米管以及從所述陰極形成的第二多個納米管，所述第一 與第二多個納米管通過所述電解質(zhì)彼此分開。
14. 一種形成燃料電池的方法，包括-在襯底上形成多孔層；在所述多孔層中形成多個腔體，所述腔體的每個具有與所述襯底鄰近的第一末端，第二末端，以及形成陰極的側(cè)壁；從所述襯底在所述腔體中生長多個納米管，每個納米管形成陽極; 在所述多個納米管的每個與所述側(cè)壁之間安置電解質(zhì)；以及 形成用于將燃料供應(yīng)到位于所述第二末端的所述納米管的結(jié)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括從所述第一多個納米 管的每個生長第二多個納米管。
16. —種用來制造燃料電池的方法，包括 在襯底之上淀積多金屬層；從所述多金屬層蝕刻至少一種金屬而從其形成多孔金屬層； 形成所述多孔金屬的一部分，以使得中心陽極部分和同心陰極部 分被同心腔體分開；可任選地，用多孔絕緣基質(zhì)填充所述同心腔體； 用電解質(zhì)填充所述同心腔體；以及 罩蓋所述中心陽極部分和所述同心腔體。
17. 如權(quán)利要求16所述得方法，其中填充所述同心腔體的步驟包括用包含質(zhì)子傳導(dǎo)離子液體和全氟磺酸之一的電解質(zhì)填充所述同心 腔體。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括從所述陽極和所述陰極的每個形成多個納米管并且由所述電解質(zhì)分開。
19. 一種用來制造燃料電池的方法，包括 在襯底上形成多孔金屬；蝕刻所述多孔金屬以在其中形成第一多個平行通道，所述平行通 道具有側(cè)壁；用電催化劑涂覆所述側(cè)壁；可任選地，用多孔絕緣基質(zhì)填充所述通道；用電解質(zhì)填充所述通道；用絕緣體罩蓋所述通道；蝕刻所述多孔金屬，以與所述第一多個通道成一定角度地形成第 二多個平行通道，以形成多個陽極和多個陰極；用絕緣體填充所述第二多個平行通道；以及蝕刻所述襯底，以提供用于向所述多個陽極供給燃料的多個通孔。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中填充所述通道的步驟包括用包含質(zhì)子傳導(dǎo)離子液體和全氟磺酸之一的電解質(zhì)填充所述通道。
全文摘要
一種微型燃料電池以及在襯底(12)上形成該微型燃料電池的方法，從三維的燃料/氧化劑的互換中獲得能量。所述燃料電池包括多個在該襯底(12)上形成的多孔基座(17)，其中各多孔基座(17)包含陽極(68)及圍繞在該陽極(68)周圍的陰極(70)；以及電解質(zhì)(60)，該電解質(zhì)(60)填充該陽極(68)和該陰極(70)之間的腔體。所述陰極(70)可接觸周圍的空氣，并且該陽極(68)具有用于接收燃料的通道(30)?？赏ㄟ^刻蝕所述電解質(zhì)(60)的腔體所述陽極(68)和陰極(70)，或通過形成溝槽(58，66)而形成每個陽極(68)和陰極(70)，其中位于陽極和陰極之間的各溝槽(66)被填充電解質(zhì)(60)。
文檔編號H01M4/00GK101253641SQ200680031740
公開日2008年8月27日 申請日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者喬達(dá)里·R·科里佩拉, 史蒂文·M·史密斯, 約翰·J·蒂＇烏爾索 申請人:摩托羅拉公司