KR101885285B1 - 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법 - Google Patents

마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101885285B1
KR101885285B1 KR1020170077376A KR20170077376A KR101885285B1 KR 101885285 B1 KR101885285 B1 KR 101885285B1 KR 1020170077376 A KR1020170077376 A KR 1020170077376A KR 20170077376 A KR20170077376 A KR 20170077376A KR 101885285 B1 KR101885285 B1 KR 101885285B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxidant
fuel
channel
channel layer
fuel cell
Prior art date
Application number
KR1020170077376A
Other languages
English (en)
Inventor
안유민
정도균
오기원
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 에리카산학협력단 filed Critical 한양대학교 에리카산학협력단
Priority to KR1020170077376A priority Critical patent/KR101885285B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101885285B1 publication Critical patent/KR101885285B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
    • H01M8/006—Flat
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/30—Fuel cells in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y02P70/56—

Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 마이크로 유체 연료 전지에 따르면, 기판과, 기판 상에 배치되며, 연료와 산화제가 흐르도록 복수개의 확산 채널들을 갖는 제1 채널층 및 제1 채널층 상부에 배치되는 산화제 주입 채널을 갖는 제2 채널층을 포함하는 마이크로 채널, 및 마이크로 채널을 덮도록 기판 상부에 배치되며, 마이크로 채널로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구 및 연료 주입구가 형성된 커버부를 구비하는, 마이크로 유체 연료 전지를 제공한다.

Description

마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법{Micro fluidic fuel cell and method to manufacture thereof}
본 발명의 기술적 사상은 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 집적화에 최적화된 구조를 통해 전류와 전압을 동시에 상승시켜 최대 전력 밀도를 구현할 수 있는 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
연료 전지란 연료의 산화에 의해서 생기는 에너지를 직접 전기에너지로 변화시키는 전지를 말한다. 이러한 연료 전지에 있어서, 환경 오염에 대한 부담을 줄일 수 있는 연구와 가솔린 엔진의 2배에 가까운 에너지 효율을 얻을 수 있는 에너지, 자동차용 전원이나 고정 동력 장비의 보조 전력 등을 중심으로 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.
한편, 21세기 들어 정보화 사회가 가속화됨에 따라 연료 전지를 휴대 단말기의 전원과 휴대용 고밀도, 고출력의 에너지 저장 시스템에 사용하기 위해서 작은 사이즈의 마이크로 연료 전지에 대한 연구가 진행되고 있다.
마이크로 연료 전지는 매우 작은 크기의 연료 전지를 일컫는 용어로, 그 용량이 일반적으로 100 와트(W) 이하이고 미세 가공기술을 이용해 제조된 초소형 연료 전지이다.
이러한 마이크로 연료 전지 중 마이크로 유체의 흐름을 이용하여 전기에너지를 생성하는 마이크로 유체 연료 전지는 미세 유로에서 흐르는 유체들이 층류를 형성하여 잘 섞이지 않는다는 성질을 이용한다. 다시 말해, 연료와 산화제 유체가 각각 미세 유로 내로 흐르게 하여 연료와 산화제의 액액계면(liquid-liquid interface)을 형성하고, 이것이 기존의 양성자 교환막의 역할을 대신하게 하는 것이다. 따라서 종래의 양성자 교환막이 적용되는 연료 전지에 비해, 고가의 교환막이 필요치 않아 비용을 줄일 수 있으며 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 교환막을 통해 연료가 역류하는 연료 역류(fuel crossover) 현상 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 마이크로 유체 연료 전지가 이루고자 하는 기술적 과제는, 집적화에 최적화된 구조를 통해 전류와 전압을 동시에 상승시켜 최대 전력 밀도를 구현하는 데 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 마이크로 유체 연료 전지가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 마이크로 유체 연료 전지에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 연료와 산화제가 흐르도록 복수개의 확산 채널들을 갖는 제1 채널층 및 상기 제1 채널층 상부에 배치되는 산화제 주입 채널을 갖는 제2 채널층을 포함하는 마이크로 채널; 및 상기 마이크로 채널을 덮도록 상기 기판 상부에 배치되며, 상기 마이크로 채널로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구 및 연료 주입구가 형성된 커버부;를 구비하는, 마이크로 유체 연료 전지가 제공된다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 산화제 주입구는 상기 제2 채널층의 상기 산화제 주입 채널과 연통될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 연료 주입구는 상기 제1 채널층의 상기 복수개의 확산 채널들과 연통될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 제1 채널층은 일단부가 상기 연료 주입구와 직접 연통되고 타단부가 분기되어 상기 복수개의 확산 채널들과 연결되는 연료 주입 채널을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 산화제 주입 채널은 상기 연료 주입 채널과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 커버부는 상기 연료와 상기 산화제 간의 산화 환원 반응에 의해 발생되는 물질을 배출하는 배출구를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 배출구는 제1 배출구 및 제2 배출구를 포함하고, 상기 복수개의 확산 채널들의 일단부는 상기 산화제 주입구 또는 상기 연료 주입구와 연통되며, 타단부는 상기 제1 배출구 또는 상기 제2 배출구와 연통될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 기판은 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 복수개의 확산 채널들은 상기 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 기판은 상기 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들과 각각 연결되는 전극 패드를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 산화제 주입 채널은 일단부가 상기 산화제 주입구와 연통되고 타단부가 분기되어 상기 복수개의 확산 채널들과 연통될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 양태에 따른 마이크로 유체 연료 전지에 따르면, 다수의 리프트 오프(lift-off) 공정을 통해 기판 상에 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들을 형성하는, 기판 제작 단계; 연료와 산화제가 흐르도록 복수개의 확산 채널들 및 상기 복수개의 확산 채널들의 일단부와 연결되는 연료 주입 채널을 형성하는, 제1 채널층 제작 단계; 상기 제1 채널층 상에 산화제 주입 채널을 형성하는, 제2 채널층 제작 단계; 및 몰딩(molding) 방법 및 펀칭(punching) 방법에 의해 상기 마이크로 채널로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구 및 연료 주입구와, 상기 연료와 상기 산화제 간의 산화 환원 반응에 의해 발생되는 물질을 배출하는 배출구가 형성된, 커버부 제작 단계를 포함하는, 마이크로 유체 연료 전극의 제조방법이 제공된다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 제1 채널층을 형성하는 단계에서, 상기 연료 주입 채널은 일단부가 상기 연료 주입구와 직접 연통되고 타단부가 분기되어 상기 복수개의 확산 채널들과 연결될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 산화제 주입 채널은 상기 연료 주입 채널과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 복수개의 확산 채널들의 일단부는 상기 산화제 주입구 또는 상기 연료 주입구와 연통되며, 타단부는 상기 배출구와 연통될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 마이크로 유체 연료 전지 및 그 제조방법에 따르면, 집적화에 최적화된 구조를 통해 전류와 전압을 동시에 상승시켜 최대 전력 밀도를 생산할 수 있는 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법을 구현할 수 있다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 마이크로 유체 연료 전지의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 1의 마이크로 유체 연료 전지의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 1의 마이크로 유체 연료 전지의 확산영역 시뮬레이션 그래픽 및 확산영역 시뮬레이션 그래프를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지의 제조 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)와 종래의 연료 전지와의 동일 유량에서 성능 비교를 분석한 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)와 종래의 연료 전지와의 면적 대비 성능 비교를 나타낸 도면들이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 기술적 사상의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 마이크로 유체 연료 전지(100)의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이며, 도 3은 도 1의 마이크로 유체 연료 전지(100)의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치되며, 연료와 산화제가 흐르도록 복수개의 확산 채널(134)들을 갖는 제1 채널층(130) 및 제1 채널층(130) 상부에 배치되는 산화제 주입 채널(142)을 갖는 제2 채널층(140)을 포함하는 마이크로 채널(120) 및 마이크로 채널(120)을 덮도록 기판(110) 상부에 배치되며 마이크로 채널(120)로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구(152) 및 연료 주입구(151)를 갖는 커버부(150)를 구비한다.
기판(110)은 예를 들어 글래스(glass) 기판(110)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기판(110)은 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 제1 전극(121)들 및 제2 전극(123)들을 포함할 수 있다. 복수개의 제1 전극(121)들과 제2 전극(123)들은 예컨대, 포토레지스터를 이용하여 리프트-오프 공정에 의해 형성될 수 있으며, 금(Au) 또는 백금(pt) 등의 금속으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예로, 전극들은 총 5개로, 너비가 300㎛인 전극 2개와 너비가 950㎛인 전극 3개를 배열하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 복수개의 제1 전극(121)들 및 제2 전극(123)들은 배선(126)을 통해 소켓 연결부의 역할을 하는 제1 금속 패드(128)로 연결되고, 제2 전극은 배선(126)을 통해 소켓 연결부의 역할을 하는 제2 금속 패드(129)로 연결된다. 따라서, 연료와 산화제의 공급에 따라, 제1 전극(121)과 제2 전극(123) 간의 전류로부터 전원이 생성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기판(110) 상에는 제1 채널층(130) 및 제2 채널층(140)을 포함하는 마이크로 채널(120)이 구비될 수 있다. 제1 채널층(130) 상부에는 제2 채널층(140)이 배치될 수 있다. 이러한 마이크로 채널(120) 상에는 커버부(150)가 배치될 수 있다.
커버부(150)는 마이크로 채널(120)을 덮도록 기판(110) 상부에 배치되며, 일측에 마이크로 채널(120)로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구(152) 및 연료 주입구(151)를 포함할 수 있다. 또한 커버부(150)는 타측에 연료와 상기 산화제 간의 산화 환원 반응에 의해 발생되는 물질을 배출하는 배출구(155)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 배출구(155)는 제1 배출구(153) 및 제2 배출구(154)를 포함할 수 있다. 이와 같이 2개의 배출구(155)를 구비함으로써, 용액의 역류 현상을 방지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기판(110) 상에는 도 2에 도시된 것과 같은 제1 채널층(130)이 배치될 수 있다. 제1 채널층(130)은 복수개의 확산 채널(134)들과 이에 연결된 연료 주입 채널(132)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이 복수개의 확산 채널(134)들과 연료 주입 채널(132)은 일체(一體)의 형상으로 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 이러한 복수개의 확산 채널(134)들과 이에 연결된 연료 주입 채널(132)은 제1 채널층(130)을 관통하여 형성될 수 있다.
연료 주입 채널(132)의 일단부(132a)는 커버부(150)의 연료 주입구(151)와 직접 연통되고, 타단부(132b)는 분기되어 복수개의 확산 채널(134)들과 연결될 수 있다. 본 실시예의 연료 주입 채널(132)은 먼저 두 갈래의 분기로 갈라진 후, 각각의 분기가 다시 두 갈래로 갈라져 총 4개의 분기를 형성할 수 있다. 이러한 4개의 분기는 각각 복수개의 확산 채널(134)들과 연결될 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 복수개의 확산 채널(134)들이 4개로 구비되어 있으며, 확산 채널의 개수는 연료 주입 채널(132)의 분기의 수만큼 형성될 수 있다.
복수개의 확산 채널(134)들의 일단부(134a)는 상술한 것과 같이 연료 주입 채널(132)과 연결되고, 타단부(134b)는 커버부(150)의 배출구(155)와 연통될 수 있다. 복수개의 확산 채널(134)들 중 일측에 배치된 일부 복수개의 확산 채널(134)들은 제1 배출구(153)에 연결되고, 타측에 배치된 나머지 일부 복수개의 확산 채널(134)들은 제2 배출구(154)에 연결될 수 있다. 이와 같이 복수개의 확산 채널(134)들이 일부는 제1 배출구(153)에 연결되고 나머지 일부는 제2 배출구(154)에 연결됨에 따라 용액이 역류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 복수개의 확산 채널(134)들은 복수개의 제1 전극(121)들 및 제2 전극(123)들과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 복수개의 제1 전극(121)들 및 제2 전극(123)들 중 일부는 2개의 확산 채널들에 걸치도록 배치될 수 있다. 이와 같이 마이크로 채널(120)과 중첩되어 배치되는 복수개의 제1 전극(121)들 및 제2 전극(123)들의 배치에 따라 제1 전극과 제2 전극 사이에서 연료와 산화제 간의 액액계면이　형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 채널층(130) 상에는 도 3에 도시된 것과 같은 제2 채널층(140)이 배치될 수 있다. 도시되어 있지는 않으나, 제1 채널층(130)과 제2 채널층(140) 사이에는 상기 제1, 2 채널층(130, 140)과 동일한 재질의 구분막(미도시) 등이 더 개재될 수도 있다. 제2 채널층(140)은 제1 채널층(130) 상부에 배치되는 산화제 주입 채널(142)을 포함할 수 있다. 산화제 주입구(152)는 제2 채널층(140)의 상기 산화제 주입 채널(142)과 연통될 수 있다. 산화제 주입 채널(142)은 일단부(142a)가 산화제 주입구(152)와 연통되고, 타단부(142b)가 분기되어 복수개의 확산 채널(134)들과 연통될 수 있다. 이러한 산화제 주입 채널(142)은 적어도 일부가 연료 주입 채널(132)과 중첩될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 산화제 주입구(152)는 제2 채널층(140)의 산화제 주입 채널(142)과 연통될 수 있다. 또한, 연료 주입구(151)는 제1 채널층(130)의 복수개의 확산 채널(134)들과 연통될 수 있다. 연료 주입구(151)가 제1 채널층(130)의 복수개의 확산 채널(134)들과 연통된다고 함은, 상술한 것과 같이 연료 주입구(151)가 연료 주입 채널(132)과 직접 연통되고, 복수개의 확산 채널(134)들은 연료 주입 채널(132)과 연결되어 있어, 결국 연료 주입구(151)가 복수개의 확산 채널(134)들과 연통되는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3을 참조하여서는 연료 주입 채널(132)이 제1 채널층(130)에 포함되고 산화제 주입 채널(142)이 제2 채널층(140)에 포함되는 마이크로 실시예를 설명하였으나, 구현예에 따라서는 제1 채널층(130)에 산화제 주입 채널이, 제2 채널층(140)에 연료 주입 채널이 포함될 수 있음은 물론이다.
일반적인 연료전지는 교환막을 구비할 수 있다. 이러한 연료전지는 반응 온도가 높을수록 화학반응 효율이 증대되지만 교환막이 건조되면서 양성자 교환성이 낮아지게 되고 효율 또한 낮아지게 된다. 따라서 교환막을 수화상태로 유지해야 하는 구조적인 단점이 있다. 또한 교환막을 통해 연료가 역류하는 연료 역류현상(fuel crossover)도 큰 단점으로 지적되고 있다. 양성자 교환막은 매우 고가이며 연료전지 제작 시 공정이 복잡해진다.
마이크로 유체 연료전지(100)(microfluidic fuel cell)는 무격막 연료전지(membraneless fuel cell)이라고도 불리우며 미세유로에서 흐르는 유체들은 층류를 형성하여 잘 섞이지 않는다는 성질을 이용한다. 즉, 연료와 산화제 유체들을 각각 미세유로 내로 흐르게 하여 연료와 산화제의 액액계면(liquid-liquid interface)을 형성시키고, 이것이 양성자 교환막의 역할을 대신하게 한다. 그러나 이러한 마이크로 유체 연료전지(100)(microfluidic fuel cell)는 낮은 효율로 인하여 실용화가 불가능한 상태이다.
이와 같은 연료전지의 낮은 효율을 극복하기 위해 직렬 또는 병렬 스택구조를 적용한 마이크로 유체 연료전지(100)가 개발되었다. 직렬 스택의 경우 전압의 상승을 통한 전력량의 향상, 병렬 스택의 경우 전류의 상승을 통한 전력량의 향상을 통해 실용화 하는 방안을 고안했다.
그러나, 직렬 스택의 경우 외부도선의 배열이 단순하지만 하나의 계면에서 전자의 이동이 이루어지지 않는다면 전지로써 기능을 하기 힘들고 또한 전압의 상승밖에 이룰 수 없다. 병렬 스택의 경우 외부도선의 배열이 복잡하며, 길이가 길어진다. 또한 전류의 상승만 가능하다. 따라서 사용자의 요구에 맞는 전력원으로써 단순히 직렬 또는 병렬 스택구조 한 가지를 적용시키기엔 한계가 있다. 그러나, 직렬 및 병렬 구조를 단순히 늘어놓은 구조는 주입구와 배출구 개수의 증가로 인해 집적화를 방해하므로 이를 해결할 방안이 필요하다.
따라서 상술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)는 산화제 주입 채널(142)과 연료 주입 채널(132)을 각각 다른 층에 배치하여, 산화제 주입 채널(142)과 연료 주입 채널(132)의 적어도 일부가 중첩되는 구조를 구비한다.
이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)에서는 직렬, 병렬 혼합 스택(stack)구조의 집적화를 하는데 제약이었던 채널과 주입구 문제를 해결하여 다양한 형태로 전극을 집적해 전류와 전압을 동시에 상승 시켜, 최대 전력밀도를 향상 시킬 수 있다.
이는 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료전지(100)에서 전극의 재료, 연료, 산화제, 전해질의 종류와 상관없이 구조의 개조만으로 발전 성능을 향상 시킬 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 추후에 좀 더 안정적이며 높은 전력밀도를 얻기 위한 전극재료나 연료, 산화제, 전해질을 선정하여 마이크로 유체 연료전지(100)에 적용할 때에도 본 발명구조를 이용하면 마이크로 유체 연료전지(100)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 마이크로 유체 연료 전지(100)의 확산영역 시뮬레이션 그래픽 및 확산영역 시뮬레이션 그래프를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)는 주입구 간소화를 위한 다층 구조를 적용한 마이크로 유체 연료전지(100)를 제안한다. 다층구조를 적용한 마이크로 유체 연료전지(100)는 도 4에서 보여진 개략도를 바탕으로, 마이크로 채널(120) 내의 유동흐름을 좀 더 자세하게 확인하기 위하여 먼저 시뮬레이션을 이용하였다. 도 4의 (a)는 붉은색으로 표현된 연료와 푸른색으로 표현된 산화제가 각기 따로 주입된 후 하부층, 즉 제1 채널층(130)에서 혼합되는 현상을 시뮬레이션 그래픽을 통해 나타낸 것이며 도 4의 (b)는 마이크로 채널(120) 끝단에서의 단면에서 유체 연료와 산화제의 확산영역을 나타낸 그래프이다. 이 결과를 바탕으로 전극을 배열하였다. 시뮬레이션 결과를 토대로 연료와 산화제가 섞이는 영역을 피해 각각의 전극을 배열하였다.
지금까지는 마이크로 유체 연료 전지(100)에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 마이크로 유체 연료 전지(100)를 제작하기 위한 마이크로 유체 연료 전지(100)의 제조방법 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)의 제조 방법의 순서도이다.
도 1 내지 도 3과 함께 도 5를 참조하면, 다수의 리프트-오프(lift-off) 공정을 통해 기판(110) 상에 복수개의 제1 전극(121)들 및 제2 전극(123)들을 형성하는, 기판(110) 제작 단계(S10)를 거칠 수 있다.
먼저, 기판(110)을 제작하기 위해서는 기판(110) 세척 공정을 거칠 수 있다. 기판(110)으로 사용될 글래스 웨이퍼 표면의 불순물 제거를 위해서 piranha 용액(H2SO4:H2O2=4:1)에 약 10min 동안 세정한다. 불순물이 웨이퍼 위에 남게 되면 양성감광제(GXR-601)와 웨이퍼와의 접촉성이 떨어지고 도포된 막이 불균일하여 몰드 제작이 어렵게 되기 때문이다. 세정 표면이 끝나면 탈이온수로 씻어 낸 후 N2 Gun으로 물기를 제거한다. 이후 웨이퍼에 남아있을 물기를 제거하기 위해 핫 플레이트(hot plate)에 200℃에서 3분간 건조 시킨다.
그 후, 리프트-오프 공정을 위해 양성감광제를 코팅한다. 음성 감광제와는 다르게 양성 감광제는 감광제 코팅 시 웨이퍼와의 접착력을 높이기 위해 HMDS(Hexamethyldisilazane)용액으로 웨이퍼 표면을 친수성(hydrophilic)에서 소수성(hydrophobic)으로 표면 처리를 한다. 측정된 타켓의 높이는 2㎛이다.
그 후, 양성 감광제를 도포한 후 전극들(121, 123)이 증착되어야 할 부분만을 제거하기 위하여 마스크를 이용하여 포토리소그래피(photolithography)공정을 실시한다. 전극들(121, 123)은 전기전도성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있으며, 본 실시예에서는 전극들(121, 123)은 금(Au) 또는 백금(Pt)으로 형성될 수 있다.
그 후, 물리기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)을 통해 금속 박막을 증착하였다. 일반적으로 금속 박막을 증착하는데 있어서 스퍼터링 공정과 증착 공정이 가장 많이 사용된다. 최근의 스퍼터링 공정은 증착 공정에 비해 막질이 균일하며 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 우수하다. 그래서 리프트-오프 기법을 이용한 금속 구조물의 형성에서 스퍼터링 공정을 이용하면 우수한 스텝 커버리지 특성 때문에 금속 박막의 패터닝이 어렵다. 그러나 증착 공정을 이용하여 금속 박막을 증착할 경우에는 간단하고 빠르고 저렴하게 금속박막을 증착할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 금속 박막을 패터닝하기 위해 전자빔 기상증착법(e-beam 증착)을 이용하여 금속 박막을 증착하였다. 일반적인 전자빔 기상증착법 공정시 챔버의 온도는 40℃ 정도이므로 감광제를 이용한 리프트-오프기법에 적용이 가능하다.
패턴이 형성된 후 전자빔 기상증착법(e-beam 증착)을 통해 접착층(adhesion layer) Ti 100과 전극 Pt 1000을 증착한다. 전극의 재료로 사용한 백금(Pt)은 기판(110)과의 접착력이 매우 약하기 때문에 접착층(adhesion layer)을 먼저 형성시킨 후 백금이나 금 박막을 증착시키며 접착층의 재료로서 크롬(Cr)과 티타늄(Ti)이 가장 많이 사용된다. 다음으로 리프트-오프 머신을 이용해 양성 감광제를 제거한다. 리프트-오프 머신은 아세톤 용액을 분사하여 웨이퍼 상의 감광제와 반응한다. 리프트-오프 공정이 끝나면 탈이온수를 통해 세척을 하고 질소(N2) 가스를 이용하여 건조시킨다. 마지막으로 다이싱 쏘(dicing saw)를 이용해 다이싱하여 제1, 2 전극들(121, 123)을 형성한다.
그 후, 기판(110) 상에 배치되도록 마이크로 채널(120) 제작 단계(S20)를 거칠 수 있다. 마이크로 채널(120) 제작 단계는 연료와 산화제가 흐르도록 복수개의 확산 채널(134)들 및 복수개의 확산 채널(134)들의 일단부와 연결되는 연료 주입 채널(132)을 형성하는, 제1 채널층(130) 제작 단계 및 제1 채널층(130) 상에 산화제 주입 채널(142)을 형성하는, 제2 채널층(140) 제작 단계를 포함할 수 있다.
그 후, 몰딩(molding) 방법 및 펀칭(punching) 방법에 의해 상기 마이크로 채널(120)로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구(152) 및 연료 주입구(151)와, 상기 연료와 상기 산화제 간의 산화 환원 반응에 의해 발생되는 물질을 배출하는 배출구(155)가 형성된, 커버부(150) 제작 단계(S30)를 거칠 수 있다. 커버부(150)는 PDMS(SYGARD 184 silicone elastomer, DOW Corning, USA)를 이용하여 형성될 수 있다.
커버부(150) 제작을 위해서 우선 실리콘 웨이퍼 위에 음성 감광제로(예컨대, SU-8) 이루어진 몰드(Mold)를 제작한다. 이후, PDMS와 경화제를 10:1로 혼합하고 진공 챔버에 넣어 기포를 제거한다. 그 다음 제작된 몰드를 형틀에 넣고 기포가 제거된 PDMS를 붓는다. 오븐에서 65℃의 온도로 4시간 동안 가열하여 PDMS를 경화시킨 후 형틀에서 꺼내어 몰드와 분리한다. 펀치를 이용해 주입구 및 배출구(155)를 형성하고 설계된 치수대로 절단하면 커버부(150)가 완성된다.
그 후, 전극 기판(110)층과 커버부(150)를 본딩하는 단계(S40)를 거칠 수 있다. 우선 커버부(150)의 접착면을 산소(O2) 플라즈마로 3분간 처리한다. 그 다음 몰드층과 커버부(150) 접착면을 서로 맞대어 놓고 오븐에서 80℃로 1시간 동안 가열하였다. 이러한 방법으로 몰딩 구조물과 커버부(150) 구조물의 본딩을 통해 연료전지를 완성할 수 있다. 산소(O2) 플라즈마를 이용한 본딩은 사전연구에서 수행한 몰딩과 커버부(150) 본딩 방법에 비해 간단하며 접착제 없이 완벽한 본딩이 가능하다는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)와 종래의 연료 전지와의 동일 유량에서 성능 비교를 분석한 그래프들이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)와 종래의 연료 전지와의 면적 대비 성능 비교를 나타낸 도면들이다.
도 6을 참조하면, 일반적으로 마이크로 유체 연료전지는 마이크로 채널 내부로 흘려주는 연료 및 산화제의 유량(flowrate, uL/min)에 따라서 성능에 차이가 생긴다. 일반적으로 유량을 크면 백금촉매에 지속적으로 순도 높은 연료 및 산화제가 빠르게 순환하기 때문이다. 이를 위해 본 실험에서 본 발명의 원형이 되는 4직렬 연료전지의 최적 유량을 기준으로 두 연료전지를 비교하였다.
기존 연구에서 측정한 4직렬연료전지의 최적유량은 100uL/min이다. 4직렬연료전지의 경우 최대전압은 4.064V, 최대전류는 10.4uA로 측정되었으며 본 연구의 연료전지는 최대전압 3.607V, 최대전류는 10.1uA로 측정되었다.]
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)에서는 기존의 마이크로 유체 연료전지의 낮은 성능으로 인하여 실용화하기 어려운 문제점을 파악하고 이러한 문제점을 해결하고자 스택 구조를 적용시키고, 스택 구조로 인해 커진 전지의 크기를 축소시키기 위해 주입구 형상을 간소화하였다. 그리하여 직렬연료전지의 총 면적은 5.46cm²이고 본 연구에서 개발한 최적화된 연료전지의 총 면적은 3.47cm²이 되었다. 36.5%의 면적이 감소하였으나 발생 전류는 1% 미만의 차이를, 발생 전압은 11%의 감소를 보여 면적 감소율 대비 성능에서 큰 하락을 보이지 않음을 확인하였다.
상술한 것과 같이 본 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)에 따르면, 산화제 주입 채널(142)과 연료 주입 채널(132)은 각각 다른 층에 배치되는바, 산화제 주입 채널(142)과 연료 주입 채널(132)은 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료 전지(100)에서는 직렬, 병렬 혼합 스택(stack)구조의 집적화를 하는데 제약이었던 채널과 주입구 문제를 해결하여 다양한 형태로 전극을 집적해 전류와 전압을 동시에 상승 시켜, 최대 전력밀도를 향상 시킬 수 있다. 이는 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 연료전지(100)에서 전극의 재료, 연료, 산화제, 전해질의 종류와 상관없이 구조의 개조만으로 발전 성능을 향상 시킬 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 추후에 좀 더 안정적이며 높은 전력밀도를 얻기 위한 전극재료나 연료, 산화제, 전해질을 선정하여 마이크로 유체 연료전지(100)에 적용할 때에도 본 발명구조를 이용하면 마이크로 유체 연료전지(100)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 마이크로 유체 연료 전지
110: 기판
120: 마이크로 채널
121, 123: 제1, 2 전극
126: 배선
128, 129: 제1 금속 패드
130: 제1 채널층
132: 연료 주입 채널
134: 확산 채널
140: 제2 채널층
142: 산화제 주입 채널
150: 커버부
151: 연료 주입구
152: 산화제 주입구
155: 배출구

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 연료와 산화제가 흐르도록 복수개의 확산 채널들을 갖는 제1 채널층 및 상기 제1 채널층 상부에 배치되는 산화제 주입 채널을 갖는 제2 채널층을 포함하는 마이크로 채널; 및
    상기 마이크로 채널을 덮도록 상기 기판 상부에 배치되며, 상기 마이크로 채널로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구 및 연료 주입구가 형성된 커버부;
    를 구비하는, 마이크로 유체 연료 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화제 주입구는 상기 제2 채널층의 상기 산화제 주입 채널과 연통되는, 마이크로 유체 연료 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연료 주입구는 상기 제1 채널층의 상기 복수개의 확산 채널들과 연통되는, 마이크로 유체 연료 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널층은 일단부가 상기 연료 주입구와 직접 연통되고 타단부가 분기되어 상기 복수개의 확산 채널들과 연결되는 연료 주입 채널을 더 포함하는, 마이크로 유체 연료 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산화제 주입 채널은 상기 연료 주입 채널과 적어도 일부가 중첩되는, 마이크로 유체 연료 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버부는 상기 연료와 상기 산화제 간의 산화 환원 반응에 의해 발생되는 물질을 배출하는 배출구를 더 포함하는, 마이크로 유체 연료 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배출구는 제1 배출구 및 제2 배출구를 포함하고, 상기 복수개의 확산 채널들의 일단부는 상기 산화제 주입구 또는 상기 연료 주입구와 연통되며, 타단부는 상기 제1 배출구 또는 상기 제2 배출구와 연통되는, 마이크로 유체 연료 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함하는, 마이크로 유체 연료 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 확산 채널들은 상기 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들과 적어도 일부가 중첩되는, 마이크로 유체 연료 전지.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기판은 상기 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들과 각각 연결되는 전극 패드를 더 포함하는, 마이크로 유체 연료 전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 산화제 주입 채널은 일단부가 상기 산화제 주입구와 연통되고 타단부가 분기되어 상기 복수개의 확산 채널들과 연통되는, 마이크로 유체 연료 전지.
  12. 다수의 리프트 오프(lift-off) 공정을 통해 기판 상에 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 제1 전극들 및 제2 전극들을 형성하는, 기판 제작 단계;
    연료와 산화제가 흐르도록 복수개의 확산 채널들 및 상기 복수개의 확산 채널들의 일단부와 연결되는 연료 주입 채널을 형성하는, 제1 채널층 제작 단계;
    상기 제1 채널층 상에 산화제 주입 채널을 형성하는, 제2 채널층 제작 단계; 및
    몰딩(molding) 방법 및 펀칭(punching) 방법에 의해 상기 마이크로 채널로 산화제 및 연료가 주입되는 산화제 주입구 및 연료 주입구와, 상기 연료와 상기 산화제 간의 산화 환원 반응에 의해 발생되는 물질을 배출하는 배출구가 형성된, 커버부 제작 단계;
    를 포함하는, 마이크로 유체 연료 전극의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 채널층을 형성하는 단계에서, 상기 연료 주입 채널은 일단부가 상기 연료 주입구와 직접 연통되고 타단부가 분기되어 상기 복수개의 확산 채널들과 연결되는, 마이크로 유체 연료 전지의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 산화제 주입 채널은 상기 연료 주입 채널과 적어도 일부가 중첩되는, 마이크로 유체 연료 전지의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 확산 채널들의 일단부는 상기 산화제 주입구 또는 상기 연료 주입구와 연통되며, 타단부는 상기 배출구와 연통되는, 마이크로 유체 연료 전지의 제조방법.
KR1020170077376A 2017-06-19 2017-06-19 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법 KR101885285B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170077376A KR101885285B1 (ko) 2017-06-19 2017-06-19 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170077376A KR101885285B1 (ko) 2017-06-19 2017-06-19 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101885285B1 true KR101885285B1 (ko) 2018-08-03

Family

ID=63250343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170077376A KR101885285B1 (ko) 2017-06-19 2017-06-19 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101885285B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200040422A (ko) * 2018-10-10 2020-04-20 한양대학교 에리카산학협력단 연료전지 및 연료전지용 전극의 제조 방법
KR20210075541A (ko) 2019-12-13 2021-06-23 한양대학교 에리카산학협력단 모세관 방식의 마이크로 유체 효소 연료전지
KR20240009623A (ko) 2022-07-14 2024-01-23 한양대학교 에리카산학협력단 섬유기반 하이브리드 미생물-효소 바이오 연료 전지
KR20240009622A (ko) 2022-07-14 2024-01-23 한양대학교 에리카산학협력단 공동층류형 효소 바이오 연료 전지

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101409385B1 (ko) * 2013-04-18 2014-06-20 한양대학교 에리카산학협력단 마이크로유체 연료전지 및 이의 제조 방법
KR20160007718A (ko) * 2014-06-25 2016-01-21 한양대학교 에리카산학협력단 마이크로유체 연료전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101409385B1 (ko) * 2013-04-18 2014-06-20 한양대학교 에리카산학협력단 마이크로유체 연료전지 및 이의 제조 방법
KR20160007718A (ko) * 2014-06-25 2016-01-21 한양대학교 에리카산학협력단 마이크로유체 연료전지

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200040422A (ko) * 2018-10-10 2020-04-20 한양대학교 에리카산학협력단 연료전지 및 연료전지용 전극의 제조 방법
KR102198562B1 (ko) * 2018-10-10 2021-01-05 한양대학교 에리카산학협력단 연료전지 및 연료전지용 전극의 제조 방법
KR20210075541A (ko) 2019-12-13 2021-06-23 한양대학교 에리카산학협력단 모세관 방식의 마이크로 유체 효소 연료전지
KR20240009623A (ko) 2022-07-14 2024-01-23 한양대학교 에리카산학협력단 섬유기반 하이브리드 미생물-효소 바이오 연료 전지
KR20240009622A (ko) 2022-07-14 2024-01-23 한양대학교 에리카산학협력단 공동층류형 효소 바이오 연료 전지

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101885285B1 (ko) 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법
KR100572058B1 (ko) 연료전지 어셈블리 및 이에 사용되는 세퍼레이터
US10109865B2 (en) Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator
KR100697253B1 (ko) 연료 전지
JP5646170B2 (ja) 燃料電池をスタックするシステムおよび方法
US20060228622A1 (en) Dual electrolyte membraneless microchannel fuel cells
US20040053100A1 (en) Method of fabricating fuel cells and membrane electrode assemblies
US20040115507A1 (en) Monolithic fuel cell and method of manufacture
EP1812687A2 (en) Dual electrolyte membraneless microchannel fuel cells
KR20040035761A (ko) Ｍｅｍｓ에 기초한 연료 전지용 패키지의 제조 방법
KR20090082377A (ko) 막전극 접합체의 제조 방법
KR101633526B1 (ko) 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법
KR101612740B1 (ko) 마이크로유체 연료전지
KR20180137755A (ko) 마이크로 유체 연료 전지 및 그의 제조 방법
Hollinger et al. Manufacturing all-polymer laminar flow-based fuel cells
JP3706090B2 (ja) 多素子薄膜燃料電池
KR20040105711A (ko) 마이크로구조 구성요소를 갖는 고전압밀도 연료전지 층상장치
JP2017525109A (ja) コンパクトな均一化領域と低圧力差の電気化学反応器のためのバイポーラ板
US7273671B2 (en) Fuel cell and method for making the same
JP4562691B2 (ja) 小型改質器およびその製造方法
US7235323B2 (en) Fuel cell assembly and method for making the same
JP2003282089A (ja) マイクロ燃料電池
KR102223880B1 (ko) 다공성 전극을 구비하는 마이크로 유체 미생물 연료전지 및 이의 제조방법
KR101409385B1 (ko) 마이크로유체 연료전지 및 이의 제조 방법
KR102143548B1 (ko) 종이 기반 마이크로 유체 연료 전지 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant