Миниатюрный топливный элемент, батарея на основе миниатюрных топливных элементов и способы их изготовления

Abstract

Миниатюрный топливный элемент, выполненный по кремниевой микроэлектронной технологии, содержащий две пластины монокристаллического кремния с микроканалами для подачи топливного и окислительного газов к аноду и катоду соответственно, разделенные протон-обменной мембраной, два электрода на основе пористого кремния, покрытые слоем катализатора, отличающийся тем, что пластины монокристаллического кремния выполнены толщиной 150 мкм, электроды выполнены в виде пленок пористого кремния толщиной 30-100 мкм, содержащих газ-диффузионный слой, а слой катализатора выполнен толщиной 1-5 мкм. Способ изготовления миниатюрного топливного элемента по п. 1, в котором используют две пластины монокристаллического кремния, на планарную сторону каждой из которых наносят маскирующий слой нитрида кремния, на котором фотолитографией и травлением формируют рисунок слоя пористого кремния, затем формируют слой пористого кремния толщиной 30-100 мкм, на который наносят слой катализатора толщиной 1-5 мкм, отделяют от каждой пластины слой пористого кремния, покрытого катализатором, и получают два электрода в виде пленок пористого кремния, содержащих газ-диффузионный слой; осуществляют травление пластин до толщины 150 мкм и формируют микроканалы для подачи топливного и окислительного газов к аноду и катоду соответственно в обеих пластинах посредством фотолитографии с последующим травлением. Батарея на основе миниатюрных топливных элементов по п. 1, включенных последовательно, содержащая не менее трех топливных элементов, каждая кремниевая пластина толщиной 150 мкм с микроканалами которых выполнена с возможностью подачи топливного газа одновременно к двум анодам, а окислительного - одновременно к двум катодам батареи, причем электроды на планарных и обратных сторонах пластин выполнены в виде пленок пористого кремния толщиной 30-100 мкм, содержащих газ-диффузионный слой и покрытых слоем катализатора толщиной 1-5 мкм. Способ изготовления батареи на основе миниатюрных топливных элементов по п. 3, в котором последовательно электрически соединяют не менее трех указанных топливных элементов, на планарной и обратной сторонах пластин монокристаллического кремния толщиной 150 мкм которых изготовлены электроды в виде пленок пористого кремния толщиной 30-100 мкм, содержащих газ-диффузионный слой и покрытых слоем катализатора толщиной 1-5 мкм, а микроканалы в пластинах формируют с возможностью одновременной подачи топливного и окислительного газов к двум анодам и двум катодам батареи соответственно.