ES2318708T3 - Micropila de combustible con una membrana reforzada por un elemento de anclaje y procedimiento de fabricacion de una micropila de combustible. - Google Patents
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Abstract
Micropila de combustible (14) que incluye al menos: - un sustrato (15) provisto de caras anterior (15a) y posterior (15b) - y un apilamiento sucesivo de un primer electrodo, una membrana electrolítica (19) sustancialmente plana y un segundo electrodo (20), estando dicho apilamiento soportado por la cara anterior (15a) del sustrato (15), micropila (14) caracterizada porque la membrana electrolítica (19) incluye al menos un elemento de anclaje (19a) que sobresale sustancialmente en perpendicular al plano de dicha membrana (19) y dispuesto en una parte complementaria de un rebaje de anclaje (16b, 22) formado en el sustrato (15).
Description
Micropila de combustible con una membrana
reforzada por un elemento de anclaje y procedimiento de fabricación
de una micropila de combustible.
La presente invención se refiere a una micropila
de combustible que incluye al menos:
- un sustrato provisto de caras anterior y
posterior
- y un apilamiento sucesivo de un primer
electrodo, una membrana electrolítica sustancialmente plana y un
segundo electrodo, estando dicho apilamiento soportado por la cara
anterior del sustrato.
La invención se refiere igualmente a un
procedimiento de fabricación de una micropila de combustible.
En el campo de las pilas de combustible, existen
en la actualidad dos categorías de pilas. La primera categoría se
refiere a las pilas llamadas de apilamiento de tipo
filtro-prensa, como las pilas de combustible de
membrana de intercambio de protones ("PEMFC" o "Proton
Exchange Membrane Fuel Cell"). Estas pilas incluyen en general
un gran número de celdas elementales dispuestas en serie. Cada celda
incluye un apilamiento que comprende un ánodo y un cátodo,
separados por una membrana electrolítica. El apilamiento, denominado
en general apilamiento de tipo "EME"
(Electrodo-Membrana-Electrodo), se
dispone entre dos placas colectoras de corriente. El conjunto de
las celdas elementales forma un ensamblaje de tipo
filtro-prensa, con placas de ajuste empernadas a una
y otra parte de una serie de apilamientos EME.
A modo de ejemplo, como se ilustra en la fig. 1,
una pila de combustible incluye un apilamiento EME que comprende
una membrana electrolítica 1 provista de caras anterior y posterior
1a y 1b. Las caras anterior y posterior 1a y 1b están recubiertas
respectiva y sucesivamente por capas catalíticas primera y segunda
2a y 3a y capas de difusión 2b y 3b. La primera capa catalítica 2a
y la primera capa de difusión 2b forman el ánodo 2 mientras que la
segunda capa catalítica 3a y la segunda capa de difusión 3b forman
el cátodo 3. Se disponen colectores primero y segundo 4 y 5
respectivamente en las caras externas de las capas de difusión
primera y segunda 2b y 3b. Se integran en el apilamiento EME, es
decir, el apilamiento EME y los colectores de corriente primero y
segundo 4 y 5 forman una misma celda elemental. Cada uno está
constituido por una deposición metálica que incluye una pluralidad
de pasos transversales 4a y 5a destinados a permitir el paso de un
fluido hacia una capa de difusión. Así, el hidrógeno, que sirve en
general de combustible, puede pasar a través de los pasos
transversales 4a del colector de corriente anódica 4 para alcanzar
la capa de difusión 2b del ánodo 2. El oxígeno que sirve en general
de comburente pasa a través de los pasos transversales 5a del
colector de corriente catódica 5 para alcanzar la capa de difusión
3b del cátodo 3. Asimismo, el agua producida en el curso del
funcionamiento de la pila de combustible se evacua por los mismos
pasos transversales 5a.
Con esta primera categoría de pilas de
combustible, el aprovisionamiento de los electrodos con fluido
reactivo y la evacuación de los productos formados durante el
funcionamiento de la pila pueden representar dificultades
principales, sobre todo en el campo de los equipos portátiles. En
efecto, la miniaturización de las pilas de combustible impone
realizar los medios de almacenamiento y los circuitos de circulación
de fluido, en volúmenes restringidos. Ahora bien, las pilas de
combustible en apilamiento de tipo filtro-prensa son
limitadas en términos de miniaturización.
Así, desde hace algunos años, se ha propuesto
realizar pilas de combustible en miniatura, por medio de técnicas
extraídas de la microtecnología y más en particular por deposición y
estructuración de capas delgadas sobre un sustrato. Esta segunda
categoría de pilas de combustibles, denominadas igualmente
micropilas de combustible de tipo plano, permite reducir el volumen
de los circuitos de aprovisionamiento y en su caso de almacenamiento
de fluidos reactivos y de productos formados. De una manera
general, los circuitos de aprovisionamiento de los electrodos están
en forma de cavidades o de microcanales de aprovisionamiento
formados en el sustrato, en su caso con capas de difusión
microporosas que llevan los fluidos a los electrodos o a la membrana
electrolítica. A modo de ejemplo, en el artículo "Novel
microfabrication approaches for directly patterning PEM fuel cell
membranes", de K. Shah y col. (Journal of Power Sources, 123
(2003), 172-181) se describe la fabricación de una
micropila de combustible que incluye una pluralidad de microcanales
de aprovisionamiento formados en un sustrato de silicio o de
polidimetilsiloxano (PDMS). El ánodo, la membrana electrolítica y el
cátodo están en forma de capas delgadas, depositadas sucesivamente
en un sustrato que incluye microcanales de aprovisionamiento.
La fig. 2 representa, a modo de ilustración, una
micropila de combustible según la técnica anterior, que incluye un
sustrato 6 que soporta un ánodo 8, una membrana electrolítica 9 y un
cátodo 10. En el cátodo 10 se dispone un colector de corriente
catódica 11 y la circulación del comburente es tangencial al cátodo
10. El aprovisionamiento de combustible del ánodo 8 se realiza por
medio de canales de circulación 7 formados verticalmente en el
sustrato 6. Los canales de circulación 7 permiten así transportar
el combustible desde una fuente de combustible (no representada)
hacia una capa de difusión microporosa 12 dispuesta entre el ánodo 8
y un colector de corriente 13.
\newpage
En la solicitud de patente
WO-A-2005/079.466, una micropila de
combustible, integrada en un sustrato, incluye una membrana
electrolítica que incluye elementos en saliente que delimitan, con
una de las caras de dicho sustrato, canales de alimentación.
Las micropilas de combustible, realizadas en un
sustrato, con soportes porosos y/o microcanales de alimentación, no
están, sin embargo, adaptadas cuando existe una diferencia de
presión a una y otra parte de la membrana electrolítica. En efecto,
esta diferencia de presión puede provocar la destrucción de la
micropila o un desprendimiento de una o varias capas delgadas
dispuestas en el sustrato. Esta diferencia de presión tiene lugar,
más en particular, en pilas de combustibles miniaturizadas, en las
que los volúmenes son reducidos porque el control de la presión de
combustible no está dominado perfectamente.
La solicitud de patente
FR-A-2.859.201 describe, en un campo
diferente, un dispositivo microelectrónico, como un captador de
aceleración, que incluye un elemento suspendido unido a un soporte
por un pilar. La base de dicho pilar está enterrada en una cavidad
del soporte e incluye una zona de sección ensanchada para anclar el
pilar en el soporte. Asimismo, la solicitud
US-A-2001/0.040.250 describe un
microcomponente electrónico que incluye ranuras de anclaje que
sirven para fijar una placa deformable en una placa fija.
La invención tiene por objetivo una micropila de
combustible que remedie los inconvenientes de la técnica anterior.
Más en particular, la invención tiene por objetivo una micropila de
combustible capaz de funcionar cuando existe una diferencia de
presión a una y otra parte del apilamiento EME, sin riesgo de
desprendimiento o de destrucción.
Según la invención, este objetivo se alcanza
mediante las reivindicaciones anexas.
Más en particular, este objetivo se alcanza por
el hecho de que la micropila de combustible que incluye al
menos:
- un sustrato provisto de caras anterior y
posterior
- un apilamiento sucesivo de un primer
electrodo, una membrana electrolítica sustancialmente plana y un
segundo electrodo, estando soportado dicho apilamiento por la cara
anterior del sustrato,
se caracteriza porque la membrana electrolítica
incluye al menos un elemento de anclaje que sobresale
sustancialmente en perpendicular al plano de dicha membrana y está
dispuesto en una parte complementaria de un rebaje de anclaje
formado en el sustrato.
Más en particular, el sustrato incluye una
pluralidad de microcanales, sustancialmente perpendiculares al
plano de la membrana y que incluyen cada una de las aberturas
primera y segunda, respectivamente en las caras anteriores y
posteriores del sustrato.
Según un primer desarrollo de la invención, el
rebaje de anclaje es uno de los microcanales, estando los otros
microcanales destinados al aprovisionamiento con fluido
reactivo.
Según un segundo desarrollo de la invención, el
rebaje de anclaje incluye al menos un paso estrecho para el
elemento de anclaje y que desemboca en una cavidad ensanchada.
La invención tiene igualmente por objetivo un
procedimiento de fabricación de una micropila de combustible según
el primer desarrollo de la invención, fácil de implementar y poco
costoso.
Según la invención, este objetivo se alcanza por
el hecho de que incluye al menos las etapas sucesivas
siguientes:
- formación, en el sustrato, de la pluralidad de
microcanales,
- formación del primer electrodo en la cara
anterior del sustrato, entre los microcanales,
- selección, entre los microcanales, de un
microcanal destinado a formar el rebaje de anclaje,
- deposición de una película delgada
fotosensible que permite obturar la segunda abertura de los
microcanales no seleccionados,
- extensión, en la cara anterior del sustrato
provista del primer electrodo, de una capa delgada de solución
electrolítica de manera que se forme, después de secado, la membrana
electrolítica sustancialmente plana, con el elemento de anclaje que
sobresale sustancialmente en perpendicular al plano de dicha
membrana y rellena al menos una parte complementaria del rebaje de
anclaje
- y formación del segundo electrodo en la cara
libre sustancialmente plana de la membrana electrolítica.
Se desprenderán otras ventajas y características
más claramente a partir de la descripción que sigue a continuación
de formas particulares de realización de la invención dadas a modo
de ejemplos no limitativos y representadas en los dibujos anexos,
en los que:
la fig. 1 representa, en corte, un apilamiento
elemental de una pila de combustible de tipo
filtro-prensa, según la técnica anterior;
la fig. 2 representa, en corte, una micropila de
combustible de tipo plano según la técnica anterior;
la fig. 3 representa, esquemáticamente y en
corte, una forma particular de realización de una micropila de
combustible según la invención;
la fig. 4 representa, esquemáticamente y en
corte, una variante de realización de la micropila de combustible
según la fig. 3.
Según formas particulares de realización
representadas en las fig. 3 y 4, una micropila de combustible 14
incluye un sustrato 15, provisto de caras anterior 15a y posterior
15b, preferentemente sustancialmente planas. El sustrato 15, por
ejemplo de silicio, de plástico o de cerámica, incluye una
pluralidad de microcanales 16, sustancialmente perpendiculares al
plano de la cara anterior 15a del sustrato. Así, en la fig. 3 se
representan seis microcanales y en la fig. 4 se representan cuatro
microcanales 16, con cada una de las aberturas primera y segunda,
respectivamente en las caras anterior 15a y posterior 15b del
sustrato 15. El sustrato 15 está, así, atravesado, en su grosor,
por los microcanales 16.
En la forma particular de realización
representada en la fig. 3 y como se indica a continuación, los seis
microcanales están constituidos respectivamente por cuatro
microcanales 16a destinados al aprovisionamiento de fluido y dos
microcanales 16b destinados a servir de rebajes de anclaje. Además,
se dispone un primer colector de corriente 17, preferentemente, en
la cara anterior 15a del sustrato 15 y se horada y se corta de
manera que incluya aberturas en el nivel de los microcanales 16a y
16b. El primer colector de corriente 17 y la forma del sustrato 15
permiten, sobre todo, asegurar la continuidad del paso del corriente
en el primer colector de corriente. A modo de ejemplo, el primer
colector de corriente 17 puede estar en la forma de una rejilla
provista de aberturas dispuestas respectivamente al lado de las
primeras aberturas de los microcanales 16a y 16b.
El primer colector de corriente 17 está
recubierto por una pluralidad de elementos catalíticos 18. Más en
particular, la totalidad de la superficie libre del primer colector
de corriente 17 está recubierta por dichos elementos catalíticos 18
que están separados unos de otros por los microcanales 16a y 16b.
Los elementos catalíticos constituyen entonces el primer electrodo
de la micropila 14, por ejemplo un ánodo.
La cara anterior 15a del sustrato 15, provista
del primer colector de corriente 17 y de los elementos catalíticos
18, soporta sucesivamente una membrana electrolítica 19
sustancialmente plana, un segundo electrodo 20 y un segundo
colector 21. El segundo electrodo 20 y el segundo colector de
corriente 21 están, por ejemplo, en forma de capas delgadas
sustancialmente planas. El segundo colector de corriente 21 puede
ser en parte discontinuo.
Por membrana electrolítica sustancialmente plana
se entiende una capa delgada cuyas caras anterior y posterior son
sustancialmente planas. Además, teniendo en cuenta el pequeño grosor
de la membrana electrolítica, puede definirse un plano principal,
paralelo a los planos respectivos de las caras anterior y posterior
de la membrana electrolítica. Así, en la fig. 3, el plano principal
de la membrana electrolítica 19 está representado por una recta
denotada como A1, en trazos mixtos y es paralelo al plano de la cara
anterior 15a del sustrato 15.
El apilamiento sucesivo formado por el primer
electrodo 18, la membrana electrolítica 19 y el segundo electrodo
20 se fija, además, mecánicamente al sustrato 15. Esta fijación está
asegurada por al menos un elemento de anclaje 19a que pertenece a
la membrana electrolítica 19. En la fig. 3, la membrana
electrolítica 19 incluye, en efecto, dos elementos de anclaje 19a,
que sobresalen sustancialmente en perpendicular al plano principal
A1 de dicha membrana 19 y que ocupan cada uno un microcanal 16b.
Cada microcanal 16b ocupado por un elemento de anclaje 19a sirve,
entonces, de rebaje de anclaje para dicho elemento de anclaje 19a.
Se dispone entonces un elemento de anclaje 19a en una parte
complementaria del rebaje de anclaje que le está asociado.
Los otros cuatro microcanales 16a se usan para
aprovisionar la micropila de combustible, y más en particular el
primer electrodo 18, con fluido reactivo. El fluido reactivo es, por
ejemplo, un combustible en el que el primer electrodo 18 es un
ánodo. La circulación de un fluido reactivo en los microcanales 16a,
no ocupados por un elemento de anclaje 19a, se representa en la
fig. 3, por una flecha F1 que va de abajo arriba, es decir, de la
segunda abertura de un microcanal 16a en dirección a la primera
abertura. Cada una de las segundas aberturas de los microcanales
16a puede conectarse a una fuente con fluido reactivo, como un
depósito de almacenamiento. Además, el aprovisionamiento del
segundo electrodo 20, con fluido reactivo, por ejemplo un
comburente, puede realizarse mediante cualquier tipo de medio. Este
aprovisionamiento se realiza, por ejemplo, con ayuda de un canal de
alimentación (no representado) dispuesto sobre el apilamiento y
sustancialmente paralelo al plano del segundo electrodo. El
aprovisionamiento del segundo electrodo 19 de comburente se
representa, en la fig. 3, mediante la flecha F2 sustancialmente
paralela al segundo electrodo 20.
Los microcanales 16a y 16b pueden ser de
dimensiones variables. A modo de ejemplo, tienen un diámetro del
orden de 50 micrómetros y la distancia que separa dos microcanales
adyacentes es de 30 micrómetros. En este caso, el 10% de los
microcanales se usan, preferentemente, como rebaje de anclaje para
alojar los elementos de anclaje de la membrana electrolítica 19.
Además, la forma y el tamaño de los microcanales 16a y 16b pueden
adaptarse de manera que permitan una mejor fijación de la membrana
electrolítica 19 al sustrato 15. Así, como se representa en la fig.
3, las paredes que delimitan un microcanal 16b pueden formar, en su
parte inferior, una zona ensanchada que desemboca en la segunda
abertura de dicho microcanal 16b.
A modo de ejemplo, la micropila de combustible
representada en la fig. 3 se obtiene formando, previamente, en el
sustrato 15, la pluralidad de microcanales 16a y 16b. Para un
sustrato 15 de silicio, esta operación puede realizarse mediante
grabado iónico reactivo o RIE ("Reactive Ion Etching"),
realizando los microcanales 16a y 16b de diámetro reducido, por
ejemplo del orden de 30 micrómetros, con una distancia entre dos
microcanales 16a y 16b, por ejemplo del orden de 80 micrómetros. A
continuación se realiza un grabado suplementario para realizar la
zona ensanchada de la parte inferior de cada microcanal y facilitar
así el anclaje de los elementos de anclaje 19a en los microcanales
16b.
A continuación, se forman sucesivamente el
primer colector de corriente y el primer electrodo en la cara
anterior 15a del sustrato 15, entre los microcanales 16. Los
elementos colectores de corriente 17 se forman, por ejemplo, por
deposición física en fase de vapor (deposición PVD) de una capa
delgada de oro. Los elementos catalíticos 18 del primer electrodo
se realizan, más en particular, por medio de nanotubos de carbono,
formados en los elementos colectores de corriente 17 recubiertos
previamente de promotor de crecimiento y destinados a servir de
soporte de catalizador. El catalizador se deposita, por ejemplo, en
los nanotubos de carbono, por electrodeposición.
Entre los microcanales 16a y 16b formados en el
sustrato 15, se seleccionan uno o varios microcanales 16b para
formar uno o varios rebajes de anclaje. Se han elegido, por ejemplo,
dos microcanales 16b para la micropila representada en la fig. 3. A
continuación se deposita una película delgada fotosensible en la
cara posterior 15b del sustrato 15, de manera que se obture la
segunda abertura de los microcanales 16a no seleccionados. La
película delgada permite, así, comprender un volumen de aire en los
microcanales 16a no seleccionados. A continuación se extiende una
solución electrolítica, por ejemplo, por deposición por
centrifugación ("spin coating"), en la cara anterior 15a del
sustrato 15, recubierta por el primer colector de corriente y el
primer electrodo. La solución electrolítica llena entonces los
microcanales 16b seleccionados mientras que el volumen de aire
contenido en los otros microcanales 16a impide el llenado de dichos
microcanales 16a por la solución electrolítica. La solución
electrolítica, una vez seca, permite formar los dos elementos de
anclaje 19a y una capa delgada sustancialmente plana. Los dos
elementos de anclaje ocupan los microcanales 16b seleccionados y la
capa delgada está soportada por la cara anterior 15a del sustrato
15, formando el conjunto la membrana electrolítica 19 que puede ser
una membrana ionomérica a base de perfluorosulfonato, como
Nafion®.
A continuación se forma el segundo electrodo 20,
por ejemplo de carbono al platino, en la cara anterior de la
membrana electrolítica, por extensión por pulverización y, a
continuación, puede depositarse el segundo colector de corriente 21
en la superficie libre del segundo electrodo 20, por deposición
PVD.
Una micropila de combustible 14 semejante está
adaptada en particular para funcionar cuando existe una diferencia
de presión a una y otra parte del apilamiento
Electrodo-Membrana-Electrodo (EME).
En efecto, el o los elementos de anclaje de la membrana
electrolítica aseguran una fijación mecánica que permite evitar los
problemas de destrucción de la micropila o de desprendimiento del
apilamiento o de al menos un elemento de este apilamiento. Además,
esta fijación mecánica es fácil de implementar y poco costosa. No
necesita la introducción de un material nuevo en la micropila de
combustible, ya que el material usado para formar el o los elementos
de anclaje está constituido por la solución electrolítica destinada
a formar la membrana en el apilamiento. Finalmente, el volumen de
la micropila de combustible no se aumenta con este modo de fijación
y el aumento de la masa de la micropila es insignificante.
La realización de una micropila semejante
presenta igualmente la ventaja de poder ajustar o controlar el
número de rebajes de anclaje, en función de la diferencia de
presión susceptible de tener lugar a una y otra parte del
apilamiento. Igualmente, es posible controlar la relación entre la
superficie fijada por los elementos de anclaje y la superficie bajo
presión, así como la disposición de los elementos de anclaje. En
efecto, al ser la adherencia entre los diferentes elementos de la
micropila de combustible dependiente de los materiales usados, es
posible medir previamente esta adherencia, de manera que se estime
la fuerza de anclaje necesaria y, así, elegir el número, la forma y
la disposición de los elementos de anclaje que se formarán durante
la construcción de la micropila.
Un microcanal 16b usado para recibir un elemento
de anclaje 19a de la membrana electrolítica 19 puede sustituirse
por cualquier tipo de rebaje formado en el sustrato 15. Así, en la
variante de realización representada en la fig. 4, los dos
microcanales 16b ocupados por los elementos de anclaje 19a, en la
micropila 14 según la fig. 3, están sustituidos por dos rebajes
cerrados 22, formados en el sustrato 15. Cada rebaje 22 incluye,
preferentemente, un paso estrecho 22a para el elemento de anclaje
19a correspondiente y este paso estrecho 22a desemboca en una
cavidad ensanchada 22b cerrada. En la fig. 4, los dos elementos de
anclaje 19a de la membrana electrolítica 19 ocupan la totalidad del
volumen de los rebajes 22 correspondientes. El volumen de los
rebajes 22 puede rellenarse sólo parcialmente por los elementos de
anclaje 19a, teniendo éstos, sin embargo, una forma complementaria
a al menos una parte del rebaje 22 de manera que se asegura un
anclaje satisfactorio de la membrana 19 al sustrato 15.
En la fig. 4, cuatro microcanales 16 destinados
al aprovisionamiento del primer electrodo 18 con fluido reactivo y,
más en particular con comburente, se reparten en el sustrato 15,
sustancialmente en perpendicular al plano de la membrana
electrolítica 19. Así, en la fig. 4, cada rebaje 22 está rodeado por
dos microcanales 16. Los elementos colectores de corriente 17 que
forman el primer colector y que soportan los elementos catalíticos
18 del primer electrodo están separados entonces unos de otros por
los microcanales 16 y los pasos estrechos 22a de los dos rebajes
22.
Una micropila de combustible semejante se
obtiene, por ejemplo, formando, previamente, en el sustrato 15, los
cuatro microcanales 16 y los dos rebajes 22, por ejemplo por grabado
RIE. Posteriormente, se forman sucesivamente el primer colector de
corriente 17 y el primer electrodo 18 en la cara anterior 15a del
sustrato 15. Pueden estar formados según se describe anteriormente.
A continuación, se extiende la solución electrolítica destinada a
formar la membrana electrolítica 19, con sus elementos de anclaje
19a, en la cara anterior 15a del sustrato 15, recubierta por el
primer colector de corriente y el primer electrodo. La solución
electrolítica rellena entonces los microcanales 16 y los rebajes
22. Los microcanales 16 se liberan a continuación por soplado, a
partir de la cara posterior 15b del sustrato. Después del secado de
la solución electrolítica, se forman a continuación los otros
elementos de la micropila de combustible, como el segundo electrodo
20 y el segundo colector de corriente, según se describe
anteriormente.
En otras formas de realización, el
aprovisionamiento con fluido reactivo podría realizarse mediante
cualquier otro tipo de medios, de manera que los microcanales que
sirven para el aprovisionamiento de comburente pueden sustituirse,
por ejemplo, por un sustrato poroso, provisto de al menos un rebaje
de anclaje.
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Esta lista de referencias citadas por el
solicitante pretende únicamente ayudar al lector y no forma parte
del documento de patente europeo. Aun cuando se ha puesto el mayor
esmero en su elaboración, no pueden excluirse errores u omisiones y
la EPO declina toda responsabilidad a este respecto.
- \bullet WO-2005/079.466-A [0008]
- \bullet US-2001/0.040.250-A [0010]
\bullet
FR-2.859.201-A [0010]
- K. SHAH y col. Journal of Power
Sources, 2003, vol. 123, 172-181
[0006]
Claims (9)
1. Micropila de combustible (14) que incluye al
menos:
- -
- un sustrato (15) provisto de caras anterior (15a) y posterior (15b)
- -
- y un apilamiento sucesivo de un primer electrodo, una membrana electrolítica (19) sustancialmente plana y un segundo electrodo (20), estando dicho apilamiento soportado por la cara anterior (15a) del sustrato (15), micropila (14) caracterizada porque la membrana electrolítica (19) incluye al menos un elemento de anclaje (19a) que sobresale sustancialmente en perpendicular al plano de dicha membrana (19) y dispuesto en una parte complementaria de un rebaje de anclaje (16b, 22) formado en el sustrato (15).
2. Micropila de combustible (14) según la
reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de anclaje
(19a) ocupa la totalidad del volumen del rebaje de anclaje (16b,
22).
3. Micropila (14) según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el sustrato (15)
incluye una pluralidad de microcanales (16, 16a, 16b),
sustancialmente perpendiculares al plano de la membrana (19) y que
incluye cada una de las aberturas primera y segunda, respectivamente
en las caras anteriores y posteriores (15a, 15b) del sustrato
(15).
4. Micropila (14) según la reivindicación 3,
caracterizada porque el primer electrodo está constituido por
una pluralidad de elementos catalíticos (18) distintos, separados
por los microcanales (16a, 16b) y dispuestos en la cara anterior
(15a) del sustrato (15).
5. Micropila (14) según la reivindicación 4,
caracterizada porque incluye colectores de corriente primero
y segundo (17, 21), dispuestos respectivamente entre los elementos
catalíticos (18) del primer electrodo y la cara anterior (15a) del
sustrato (15) y en la superficie libre del segundo electrodo
(20).
6. Micropila (14) según una cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque el rebaje de
anclaje es uno de los microcanales (16b), estando los otros
microcanales (16a) destinados al aprovisionamiento con fluido
reactivo.
7. Micropila (14) según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el rebaje de
anclaje (22) incluye al menos un paso estrecho (22a) para el
elemento de anclaje (19a) y que desemboca en una cavidad (22b)
ensanchada.
8. Micropila (14) según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el sustrato (15)
es un sustrato poroso, que incluye al menos un rebaje de anclaje
(16b, 22).
9. Procedimiento de fabricación de una micropila
de combustible (14) según la reivindicación 6, caracterizado
porque incluye al menos las etapas sucesivas siguientes:
- -
- formación, en el sustrato (15), de la pluralidad de microcanales (16a, 16b),
- -
- formación del primer electrodo en la cara anterior (15a) del sustrato (15), entre los microcanales (16a, 16b),
- -
- selección, entre los microcanales (16a, 16b), de un microcanal (16b) destinado a formar el rebaje de anclaje,
- -
- deposición de una película delgada fotosensible que permite obturar la segunda abertura de los microcanales (16a) no seleccionados,
- -
- extensión, en la cara anterior (15a) del sustrato (15) provista del primer electrodo (18), de una capa delgada de solución electrolítica de manera que se forma, después de secado, la membrana electrolítica (19) sustancialmente plana, con el elemento de anclaje (19a) sobresaliendo sustancialmente en perpendicular al plano de dicha membrana (19) y rellenando al menos una parte complementaria del rebaje de anclaje (16b)
- -
- y formación del segundo electrodo (20) en la cara libre sustancialmente plana de la membrana electrolítica (19).
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