KR20040010259A - 연료 전지 조립체, 연료 전지 가열 방법, 연료 전지 제조방법, 전기 장치 및 전력원 - Google Patents

연료 전지 조립체, 연료 전지 가열 방법, 연료 전지 제조방법, 전기 장치 및 전력원 Download PDF

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Abstract

연료 전지 조립체(10)는 기판(16)과, 기판(16)상에 배치되며 기판으로부터 돌출된 리브를 구비하는 전해질(20)을 포함한다. 리브는 제 1 및 제 2 측면(21a, 21b)과, 상면을 포함한다. 양극은 제 1 측면상에 배치되며, 음극은 제 2 측면상에 배치된다. 연료 전지는 또한 양극, 음극, 전해질 내부, 리브와 기판 사이 및 이들의 조합으로부터 선택된 위치에 배치된 저항성 가열기(18)를 포함한다.

Description

연료 전지 조립체, 연료 전지 가열 방법, 연료 전지 제조 방법, 전기 장치 및 전력원{FUEL CELL WITH INTEGRATED HEATER AND ROBUST CONSTRUCTION}
본 발명은 연료 전지용 스택 구조 및 가열 기구에 관한 것이다.
통상적으로 고체 산소 연료 전지(SOFC)는 800℃가 넘는 온도에서 작동한다. 상승된 온도는 연료 전지내의 촉매 반응 속도 및 고형 전해질을 통한 이온 전달을 증가시킨다. 통상적인 연료 전지는 촉매 작용에 충분한 온도로 연료를 가열하는 외부 가열기에 의해 가열된다. 방열 반응으로부터의 열은 또한 전지의 작동 온도를 최적 수준으로 상승시킨다. 그러나, 충분한 양의 가열된 연료 및 공기가 연료 전지 스택을 통과하여 촉매 반응이 스스로 지속될 수 있는 레벨까지 전지를 가열하는데 필요한 시간은 전지의 효율을 저하시키고 연료를 낭비한다. 결과적으로, 연료 전지 스택을 가열하는 보다 효율적인 방법이 요구된다.
연료 전지는 이중-챔버 및 단일 챔버 설계로 생산된다. 공기와 연료는 개별적으로 이중-챔버 시스템에 도입된다. 이중-챔버 설계에 있어서, 음극은 공기에만 노출되며, 양극은 연료에만 노출된다. 전해질은 기밀형으로, 전자가 아닌 산소 이온만을 통과시킨다. 연료 전지가 보다 작아질수록, 전해질 박막이 보다 얇아지며, 음극으로부터 양극으로의 산소 이온 전달에 대한 저항이 감소한다. 그러나, 보다 얇은 박막은 또한 감소된 역학적 안정성을 나타낸다. 이들은 또한 제조가 보다 어렵고 비용이 많이 들며, 기밀형 전해질에 대한 필요성은 이중-챔버 설계를 보다 복잡하게 하고 비용을 증가시킨다.
단일-챔버 연료 전지는 이들 문제중 일부를 해결한다. 연료와 공기가 혼합물로서 양극 및 음극 표면에 도입되면, 가스 불투과성 전해질 박막이 불필요하다(히비노, 사이언스, 2000, 288:2031). 그러나, 연료-공기 혼합물의 사용을 가능하게 한 것으로는 단일-챔버 장치의 기계적 어려움을 해결하지 못한다. 기계적 견고함에 대한 요구는 전해질 및 촉매의 이용 가능한 표면적을 감소시키며, 또한 유닛 면적당 전력 출력을 감소시킨다. 또한, 저 전력 동안에는 시스템 효율을 낮추지 않고는 연료 사용을 줄이거나 시스템 온도를 낮추기 어렵다. 결과적으로, 기계적 안정성을 유지하면서 촉매 표면적을 증가시키는 연료 전지 설계가 요구된다.
본 발명은 기판과, 이 기판상에 배치되며 기판으로부터 돌출된 리브를 구비한 전해질을 포함하는 연료 전지 조립체에 관한 것이다. 리브는 제 1 및 제 2 측면과 상면을 갖는다. 양극은 제 1 측면상에 배치되며, 음극은 제 2 측면상에 배치된다. 연료 전지는 또한 양극, 음극, 전해질 내부, 리브와 기판 사이 및 이들의 조합으로부터 선택된 소정 위치에 배치된 가열기를 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지의 부분 개략도,
도 1b는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 연료 전지의 부분 개략도,
도 1c는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 연료 전지의 부분 개략도,
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 가열기에 대한 대안적인 구성을 나타내는 연료 전지의 부분 단면도,
도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 가열기에 대한 대안적인 구성을 나타내는 연료 전지의 부분 단면도,
도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 가열기에 대한 대안적인 구성을 나타내는 연료 전지의 부분 단면도,
도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 가열기에 대한 대안적인 구성을 나타내는 연료 전지의 부분 단면도,
도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 가열기에 대한 대안적인 구성을 나타내는 연료 전지의 부분 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지를 제작하는 방법을 설명하는흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택 및 하층 저항기의 개략도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 직렬 접속 연료 전지 스택의 개략도,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 병렬 접속 연료 전지 스택의 개략도,
도 5a는 도 1a에 도시된 연료 전지의 측면도로서, 공기 및 연료가 스택을 통해 순환하는 방식을 설명하며, 도 5b의 평면이 참조를 위해 방향 5b를 따라 도시된 도면,
도 5b는 도 5a에 도시된 연료 전지의 개략도,
도 5c는 본 발명에 따른 연료 전지의 대안적인 실시예의 단면도,
도 5d는 도 5c에 도시된 실시예의 개략도로서, 도 5c의 평면이 참조를 위해 라인 5c로 도시되어 있는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 연료 조립체16 : 기판
18 : 저항성 가열기20 : 전해질
21a : 제 1 측면21b : 제 2 측면
본 발명은 기판, 기판상에 배치된 전해질, 양극 및 음극을 포함한다. 전해질은 기판에 대해 수직으로 돌출된 직사각형 리브를 포함하며, 제 1 및 제 2 측면과, 상면을 포함한다. 양극은 제 1 측면상에 배치되며, 음극은 제 2 측면상에 배치된다. 전해질은 다수의 직사각형 리브를 규정하는 다수의 평행 트렌치를 포함할수 있다. 각각의 트렌치는 전해질내에 배치된 바닥면을 구비하며, 이 조립체는 바닥면과, 교대로 배치된 트렌치의 인접 측면상에 배치된 다수의 음극 및 양극을 포함한다. 본 발명은 또한 양극과 음극 및 이들 사이에 배치된 전해질을 포함하는 연료 전지를 포함한다. 전해질, 양극, 음극 및/또는 기판내에는 가열기가 배치된다.
본 발명은 박막 부착(deposition), 포토리소그래피(photolithography), 패터닝(patterning), 이방성(anisotropic) 또는 등방성(isotropic) 에칭 등의 현대의 반도체 제작 기술을 이용한다. 본 발명에 따른 예시적인 연료 전지는 수직 배향된 전해질을 따라 트렌치내에 부착된 전극을 갖는다(도 1a). 수직 정렬은 기판 표면적당 보다 큰 전극 표면적이 피복되는 것을 허용하며, 열 및 기계적인 충격, 연료 및 공기 스트림내에서의 압력 구배 및 열 응력 등에 대한 기계적인 안정성을 증가시킨다. 전해질의 두께는 리소그래픽 처리 및 트렌치를 형성하는 방법(예를 들어, 등방성 및 이방성 에칭, 희생재 등)의 분해능에 의해서만 제한된다. 얇은 전해질은 전해질 "벽"을 횡단하는 표면 확산을 촉진하며, 이온 임피던스를 감소시켜 전해질의 부피를 통한 음이온의 유동성에 대한 저항을 감소시킨다. 또한, 전해질 구조는 기판의 표면적당 촉매 표면적을 증가시킨다. 따라서 이러한 연료 전지 구성은 낮은 온도 및 증가된 전력 발생을 가능하게 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 가열기를 가진 연료 전지를 위한 고밀도 전극 설계를 도시한다. 연료 전지(10)는 저 열전도층(14)상에 배치된 스택(12)을 포함한다. 저 열전도층(14)은 기판(16)으로부터 연료 전지 스택(12)을절연한다. 기판(16)은 실리콘, 또는 포토리소그래피 및 표준적인 에칭 기술에 의해 처리될 수 있는 다른 재료 등의 표준적인 기판 재료를 포함할 수 있다. 저 열전도 세라믹 재료(12)의 상부에는 열저항성 재료가 부착 및 패터닝된다. 전해질(20)은 저항기(18)들 사이의 공간에 먼저 부착되며, 이어서 저항기(18)의 상부의 층에 부착된다. 전해질(20)로부터 트렌치가 에칭되어 리브(20a)를 규정한다. 각각의 리브는 제 1 및 제 2 측면(21a, 21b)을 가지며, 인접한 리브들은 바닥(21c)을 갖는 트렌치를 규정한다. 따라서, 각각의 트렌치는 2개의 리브(20a)에 의해 규정되며, 하나의 리브의 제 2 측면(21b) 및 인접한 리브의 제 1 측면(21a)에 의해 구획된다. 하나의 리브의 제 2 측면(21b), 트렌치 바닥(21c) 및 인접한 리브의 제 1 측면(21a)은 번갈아 반복되는 음극(22) 및 양극(24)을 형성하기 위해 적절한 재료로 코팅된다. 음극(22) 및 양극(24) 재료는 트렌치(26)의 양측상에 부착되어, 연료 전지 스택을 통해 유동하는 연료 및 공기에 유용한 표면을 증가시킨다. 따라서, 상술한 바와 같은 연료 전지는 번갈아 반복되는 열의 측벽들이 양극(24)과 음극(22) 재료로 코팅된 전해질내의 평행한 골(furrow)의 세트이다. 대안적인 실시예에 있어서, 트렌치는 도 1b에 도시된 바와 같이 전극의 역할을 하는 다공성 재료로 채워진다.
대안적으로, 또는 부가적으로, 가열기는 리브(20a)(도 1c), 전해질의 베이스부(도 1c), 전극(도 1b 및 1d) 또는 이들의 몇 가지 조합내에 배치될 수 있다. 가열기는 또한 전극에 코팅으로서 부착될 수도 있다. 얇은 스트립(도 1e), 다공성 재료(도 1f) 또는 메쉬(도 1g)의 사용은 가스가 촉매 표면에 도달하는 것을 가능하게 할 것이다. 얇은 스트립 또는 메쉬는 또한 전극내에(도 1d) 또는 전극과 전해질 사이에(도 1h)에 배치될 수 있다. 음극 전류 컬렉터(23) 및 양극 전류 컬렉터(25)는 음극 및 양극 필름의 상부, 음극 및 양극 필름의 내부, 또는 전해질과 전극 사이에 도 1b 내지 도 1h의 가열기에 대해 도시한 바와 유사한 구성을 이용하여 일체화될 수 있다. 전류 컬렉터는 전류를 전도하면서 전극의 표면으로 가스가 확산되는 것을 허용하는 다공성 재료일 수 있다.
본 발명에 의해 제공된 설계는 또한 제조를 용이하게 하며, 제작 비용을 줄인다. 연료 전지는 표준적인 제품 처리 공구를 이용하여 보다 적은 처리 단계를 거쳐 생산될 수 있다. 기밀형 독립 박막의 제거는 재료와 제조 취급상의 제약을 줄이며, 또한 견고한 전극은 생산량을 증가시킨다. 연료 전지를 제작하기 위해, 예를 들어 알루미나 등의 저 열전도 세라믹 재료가 예를 들어 실리콘 등의 기판상에 부착된다. 다음으로 예를 들어 백금 등의 저항기가 단열체상에 부착된다. 저항기 재료는 높은 온도에 견딜 뿐만 아니라, 산소 및 황 등의 공기중의 가스에 의한 부식에 견딜 수 있도록 선택된다. 저항기 위로 전해질이 부착된다. 예시적인 전해질 재료는 사마륨 도핑 세리아(Samarium-doped Ceria: SDC), 가돌리늄 도핑 세리아(Gadolinium-doped Ceria: GDC), 이트륨 안정화 지르코니아(Yttrium-stabilized zirconia: YSZ) 및 마그네슘 및 스트론튬 도핑 란타늄 갈레이트(Magnesium-and Strontium-doped Lantanium Gallate: LSGM)를 포함한다. 트렌치는 에칭 또는 다른 기술에 의해 형성되며, 양극 및 음극이 부착된다. 예시적인 음극 재료는 사마륨 스트론튬 코발타이트, 가돌리늄 스트론튬 코발타이트 및란타늄 스트론튬 철 코발타이트를 포함한다. 예시적인 양극 재료는 Ni-SDC, Cu-SDC, Ni-GDC, Cu-GDC 및 Ni-YSZ를 포함한다. 당업자는 본 발명에 따른 연료 전지를 제작하는데 이용될 수 있는 다양하고 적합한 부착 기술을 잘 알고 있을 것이다. 예를 들어, CVD 및 원자층 CVD 등의 가스 페이즈 처리, 또는 딥핑 등의 용제 페이즈 처리 및 다양한 전기화학적 기술이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예(도 2)에 따른 연료 전지를 생산하기 위해, 기판이 제공되며(202), 그 위에 저 열전도 재료가 부착된다(204). 저항성 가열기가 부착되며(206), 이어서 전해질이 부착된다(208). 양극 트렌치가 형성되며(210), 양극 재료가 부착된다(212). 희생재를 이용하여 양극 트렌치를 채우며, 양극 재료를 피복한다(214). 다음으로, 음극 트렌치가 형성되며(216), 음극 재료가 부착된다(218). 마지막으로, 희생재가 양극 트렌치로부터 제거된다(220). 전류 컬렉터가 양극 및 음극 재료에 앞서(222a, 222b), 전극 재료 다음에(224a 및 224b), 또는 전극 재료내에(226a, 226b)에 부착될 수 있다. 필요한 경우 음극이 먼저 부착되고, 양극이 부착될 수 있다는 것을 당업자는 인지할 것이다.
이러한 설계는 높은 표면적률을 가능하게 한다. 연료 전지는 기판 1㎤당 적어도 1㎠의 표면적을 갖는 것이 바람직하며, 기판 1㎤당 2㎠의 표면적을 갖는 것이 보다 바람직하다. 일 실시예에 있어서, 트렌치(26)의 깊이가 2㎛, 트렌치 폭이 0.5㎛, 전해질 "벽"의 폭이 0.5㎛인 경우, 연료 전지 스택내 반복 유닛의 총 길이는 2㎛이다. 따라서, 1㎝당 5000개의 전지가 존재한다. 트렌치의 면적은 (트렌치 폭 ×길이 ×전지의 개수)(식 1), (0.5㎛ ×길이 ×5000/㎝)(식 2)로 주어지거나,또는 기판 1㎤당 0.25㎠로 주어진다. 트렌치 측면의 면적은 트렌치가 2개의 측면을 갖기 때문에 (트렌치 깊이 ×길이 ×2 ×전지의 개수)(식 3), (2.0㎛ ×길이 ×2 ×5000/㎝)(식 4)이거나, 또는 기판 1㎤당 2.0㎠이다. 따라서, 총 전극 면적은 기판 1㎤당 2.25㎠이다
상술한 바와 같이, 연료 전지 스택은 도 3에 도시된 바와 같이 일련의 전해질 "벽" 및 트렌치(26)에 의해 형성된다. 저항기(18)는 전해질에 의해 규정된 채널에 평행한 긴 스트립 형태로 연료 전지 스택 아래에 분포된다. 전류는 접촉부(30, 32)를 통해 저항기(18)에 전달된다. 열은 저항기(18)로부터 전해질(20)을 통해 촉매 표면(22, 24)으로 전도된다.
이러한 스택 설계는 또한 전류 및 전압 레벨, 전력 관리를 최적화하는데 유연성을 제공한다. 전지는 전압 및 전류를 각각 증가시키기 위해 직렬 및 병렬 동작 모두를 위해 상호접속될 수 있다. 또한 많은 수의 전지는 일부 전지가 전기적으로 분리되는 것을 허용함으로써 보다 큰 폭의 전류 편위(excursion)를 가능하게 한다. 접속 상태로 유지된 전지가 전류 요구량이 낮은 경우 그것의 최대 효율로 작동을 지속할 것이다. 반대로, 단일 전지 시스템으로부터의 전력을 줄이기 위해서는, 온도 또는 연료 전달중 어느 하나가 감소되어, 효율을 낮춘다.
양극 및 음극 표면은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 직렬 또는 병렬중 하나로 접속될 수 있다. 직렬 회로는 연료 전지 스택에 의해 전달되는 전압을 증가시키는 반면, 병렬 회로는 전지에 의해 전달되는 전류를 증가시킨다. 대안적으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 회로는 단일 연료 전지를 직렬 또는 병렬중 하나로 접속하도록 제공될 수 있으며, 전류가 흐를 수 있는 구성을 규정하도록 스위치(42)의 세트가 제공된다. 스위치는 또한 전류 요구량이 낮을 때 스택의 일부가 단전되도록 한다. 회로 제어 저항기(18)내에 배치된 유사한 스위치(42)는 또한 작동중에 있지 않은 회로 부분을 위한 가열기를 단전시킬 것이다.
도 3은 서로 적층된 가열기 및 연료 전지 회로를 도시한다. 스위치(40)는 연료 전지를 직렬 또는 병렬중 하나로 구성하도록 배열될 수 있다. 연료 전지를 직렬로 접속하기 위해서는 스위치(40a 내지 40e)가 개방되어야 한다. 또한 스위치(40l, 40n, 40p)가 개방되어야 하며, 나머지 스위치들은 폐쇄되어야 한다. 연료 전지를 병렬로 접속하기 위해서는 스위치(40f, 40h, 40j)가 개방되어야 하며, 나머지 스위치는 폐쇄되어야 한다. 스위치는 또한 연료 전지의 일부만을 접속하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 스위치(40k 내지 40q)를 폐쇄하면 연료 전지의 최하부 단위 전지에 접속될 것이다. 또한, 스위치(40p)를 개방하고 스위치(40i 및 40j)를 폐쇄하면 다른 단위 전지를 직렬로 접속할 것이다. 2개의 단위 전지를 병렬로 접속하기 위해서는, 스위치(40k 내지 40q)가 스위치(40c, 40e, 40i)와 함께 폐쇄되어야 한다.
스위치(42)는 저항기(18)가 직렬로 접속될 수 있도록 한다. 저항기의 선택된 부분은 적절한 스위치를 폐쇄 및 개방함으로써 가열될 수 있다. 예를 들어, 최하부의 저항기 요소의 쌍을 가열하기 위해서는, 스위치(40h 내지 40n)가 폐쇄되어야 한다. 다른 열을 추가하기 위해서는, 스위치(42a 내지 42g)가 폐쇄되어야 한다. 나머지 스위치는 개방되어야 한다. 회로에 제 4 저항기 요소를 추가하기 위해, 스위치(42g 내지 42m)는 폐쇄되는 한편, 스위치(42a 내지 42f 및 42n)는 개방된다. 당업자는 연료 전지의 특정 부분에 전류를 공급하고 가열하기 위해 다양한 스위치(40, 42)를 어떻게 구성해야 하는가를 인지할 것이다.
일 실시예에 있어서, 공기/연료 혼합물이 연료 전지 스택에 전달되어, 물 및/또는 이산화탄소가 서로에 수직인 측면도인 도 5a 및 도 5b에 도시된 매니폴드(50)를 통해 제거된다. 공기/연료 혼합물은 채널(52)을 통해 스택에 전달되며, 수증기 및 다른 배출물은 채널(54)을 통해 제거된다. 도 5b는 채널(52)과 채널(54) 사이의 트렌치(26)를 폐쇄하는 매니폴드를 도시한다. 휴대용 장치를 위해, 교체 가능한 또는 재충전 가능한 연료 저장부(56)가 채널(52)에 접속될 수 있다. 그러한 저장부는 연료에 따라서는 연료 리포머를 포함한다. 예시적인 연료 리포머는 당업자들에게 공지되어 있다. 배출물은 환경으로 방출되거나 또는 필요에 따라 용기(58)에 수집되어 비우거나 제거할 수 있다. 배출물 스트림으로부터 수증기를 제거하기 위한 콘덴서(60)의 사용은 그러한 용기내의 가스의 양을 감소시킬 것이다.
대안적인 실시예에 있어서는, 도 5c에 도시된 바와 같이 트렌치가 서로 마주보도록 2개의 연료 전지(10)가 장착된다. 공기 유동은 연료 공급원(62)으로부터 트렌치로 전달되며, 연료 공급원(62)은 저장부, 리포머, 또는 당업자에게 공지된 다른 연료 전환 또는 저장 장치를 포함할 수 있다(도 5d). 배출물을 수집하기 위해 짝을 이룬 연료 전지의 대향 단부에 컨테이너(58)가 배치될 수 있으며, 콘덴서(60)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예가 명세서에 개시된 본 발명의 상세 및 실시를 참고함으로써 당업자들에게 명백할 것이다. 상세 및 예는 예시의 목적만을 위한 것으로 의도되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 첨부된 청구범위에 의해 규정된다.
본 발명에 따르면, 기계적 안정성을 유지하면서 촉매 표면적을 증가시키는 연료 전지 설계가 제공된다.

Claims (10)

  1. 연료 전지 조립체에 있어서,
    기판(16)과,
    상기 기판(16)상에 배치되고, 상기 기판(16)으로부터 돌출된 리브를 구비하며, 상기 리브는 제 1 측면(21b)과 제 2 측면(21a) 및 상면을 갖는, 전해질(20)과,
    상기 제 1 측면(21b)상에 배치된 양극(24)과,
    상기 제 2 측면(21a)상에 배치된 음극(22)과,
    상기 양극, 상기 음극, 상기 전해질 내부, 상기 리브와 상기 기판 사이 및 이들의 조합으로부터 선택된 위치에 배치된 저항성 가열기(18)와, 선택적으로는
    ① 상기 전해질(20)과 상기 기판(16) 사이에 개재된 저 열전도 세라믹층(14), 또는
    ② 양극 전류 컬렉터(25) 및 음극 전류 컬렉터(23)를 포함하며,
    상기 전류 컬렉터는 상기 양극 및 상기 음극의 내부, 상기 전해질과 상기 양극 및 상기 음극 사이 및 상기 양극 및 상기 음극 위의 부재에 배치되는
    연료 전지 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질(20)은 제 1 측면(21b) 및 제 2 측면(21a)을 각각 갖는 다수의리브에 의해 규정된 다수의 평행 트렌치(26)를 구비하며, 각각의 상기 트렌치(26)는 전해질(20)내에 배치된 바닥면을 구비하며, 상기 조립체는 리브의 상기 제 2 측면(21a)으로부터 인접 트렌치(26)의 바닥을 횡단하여 그 다음 리브의 제 1 측면(21b)을 따라 연장되는 교대로 배치된 다수의 음극(22) 및 양극(24)을 더 포함하며, 선택적으로는
    a) 상기 양극(24) 및 음극(22)이 그들 각각의 트렌치(26)를 채우거나,
    b) 상기 다수의 양극(24) 및 음극(22)은 그 일부가 연료 전지(10)로부터 전기적으로 분리될 수 있도록 구성되며, 상기 가열기(18)는 전기적으로 분리되지 않은 양극 및 음극에만 열을 공급하도록 구성되거나,
    c) 연료 전지의 표면 촉매 면적은 기판 1㎤당 1㎠의 부재보다 큰
    연료 전지 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전해질(20)은 상기 돌출부와 상기 기판 사이에 개재된 베이스층을 구비하며, 상기 저항성 가열기(18)는 상기 베이스층 내부, 상기 기판(16)과 상기 베이스층 사이로부터 선택된 위치에 배치되며, 선택적으로 상기 저항성 가열기(18)는 직렬 접속된 저항성 재료의 스트립을 다수 포함하는
    연료 전지 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    a) 병렬 및 직렬로 구성된 그룹의 부재에 상기 양극(24) 및 상기 음극(22)을 접속하도록 구성된 회로, 또는
    b) 상기 양극(24) 및 상기 음극(22)이 직렬 회로에서 병렬 회로로 가역적으로 전환되는 것을 허용하도록 구성된 회로, 또는
    c) 연료 전지에 연료를 공급하는 챔버(56)와, 연료 전지로부터의 배출 가스가 유입되는 챔버(58)를 더 포함하며,
    상기 연료 및 배출 챔버는 선택적으로 제거 가능한
    연료 전지 조립체.
  5. 전기 장치에 있어서,
    제 2 항의 연료 전지 조립체와,
    입구(52) 및 출구(54)를 구비한 매니폴드(50)로서, 상기 입구(52)를 통과하는 유체가 다수의 평행 트렌치(26) 사이에서 이동할 수 있는, 상기 매니폴드(50)와,
    상기 입구와 유체 연통 관계인 연료 공급원(56)과, 선택적으로는 상기 출구와 유체 연통 관계인 배출물 저장 컨테이너(58)와 상기 배출물 저장 컨테이너내에 배치된 콘덴서(60)를 포함하며,
    상기 연료 공급원은 교체 및 재충전 가능한 부재의 특징을 갖는 저장부인
    전기 장치.
  6. 전력원에 있어서,
    제 2 항에 따른 제 1 조립체와,
    제 2 항에 다른 제 2 조립체를 포함하며,
    각각의 상기 조립체는 트렌치 측면 및 기판 측면을 구비하며,
    상기 전력원은 상기 제 1 조립체와 상기 제 2 조립체의 트렌치 측면들이 서로 대면하도록 구성되며,
    상기 제 1 조립체와 상기 제 2 조립체의 트렌치는 서로 유체 연통 관계인
    전력원.
  7. 양극과 음극 사이에 개재된 전해질을 포함하는 연료 전지를 가열하는 방법에 있어서,
    상기 전해질과 열교환 관계인 저항기에 전류를 통과시키는 단계를 포함하며,
    상기 전류가 선택적으로는 상기 저항기의 일부만을 통과하는
    연료 전지 가열 방법.
  8. 연료 전지 제조 방법에 있어서,
    기판(16)을 제공하는 단계와,
    상기 기판(14) 위로 저 열전도 재료를 부착하는 단계와,
    상기 저 열전도 재료 위로 저항성 가열기(18)를 부착하는 단계와,
    상기 저항성 가열기 위로 전해질(20)을 부착하는 단계와,
    상기 전해질내에 다수의 제 1 평행 트렌치(26)를 형성하는 단계와,
    상기 다수의 제 1 트렌치(26)의 측벽상에 제 1 전극 재료를 부착하는 단계와,
    상기 제 1 전극 재료 위로 희생재를 부착하는 단계와,
    상기 다수의 제 1 트렌치와 교대로 배치된 다수의 제 2 트렌치(26)를 형성하는 단계와,
    상기 다수의 제 2 트렌치의 측벽상에 제 2 전극 재료를 부착하는 단계와,
    상기 제 1 전극 재료를 노출시키기 위해 상기 희생재를 제거하는 단계를 포함하는
    연료 전지 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전해질, 상기 트렌치의 측벽, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 재료의 한부재내에 전류 컬렉터를 배치하는 단계를 더 포함하는
    연료 전지 제조 방법.
  10. 제 1 항의 연료 전지를 전력원으로 사용하는 전기 장치.
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