KR20100074537A - Microfluidic fuel cell using photosensitive ceramic sheet and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A microfluidic fuel cell is provided to be manufactured without an electrolyte separator according to laminar flow which is generated in a microchannel, to obtain excellent thermal stability and chemical resistance, and to secure chemical stability to an organic solvent which is used as a fuel. CONSTITUTION: A method for manufacturing a microfluidic fuel cell using a photosensitive ceramic sheet comprises: a step(S10) of fabricating a low temperature co-fired ceramic substrate; a step(S11) of manufacturing one or more photosensitive ceramic sheets; a step(S17) of forming a microchannel on the photosensitive ceramic sheet to make a fuel and a oxidizing agent flow into the microchannel; a step of (S19) of forming a unit cell to control the conversion of the fuel and the flow of electrons and of laminating the sheet which is composed of the unit cell and sintering the laminate.

Description

감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자 및 그 제조 방법{Microfluidic fuel cell using photosensitive ceramic sheet and manufacturing method of the same} Microfluidic fuel cell using photosensitive ceramic sheet and manufacturing method of the same}

본 발명은 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세채널에서 발생하는 층류(laminar flow) 형성에 따라 전해질 분리막 없이 구현가능하며, 직렬 및 병렬로 적층함으로써 출력밀도를 향상한 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic fuel cell device using a photosensitive ceramic sheet and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention can be implemented without an electrolyte separator according to the formation of a laminar flow occurring in a microchannel, and stacked in series and in parallel. The present invention relates to a method for manufacturing a microfluidic fuel cell device using a photosensitive ceramic sheet having improved output density.

현재 휴대폰이나 노트북에 흔히 사용되는 전지는 리튬계열의 2차전지가 대부분이다. 이러한 리튬전지는 값싸게 대량 양산되어 공급될 수 있지만 반면에, 사용시간이 길지 않다는 단점이 있다.Currently, batteries commonly used in mobile phones and laptops are lithium-based secondary batteries. Such lithium batteries can be supplied in mass production at low cost, but have a disadvantage in that the use time is not long.

이러한 리튬전지의 단점에 비해 휴대용 연료전지는 사용시간이 길며, 휴대가 간편하고 작동이 편하기 때문에 연료교체가 용이하다. 따라서 휴대 전자기기용 전원공급 장치로서 휴대용 연료전지와 관련된 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.Compared with the disadvantages of the lithium battery, the portable fuel cell has a long time, and is easy to carry and easy to replace fuel because of its convenient operation. Therefore, the development of a technology related to a portable fuel cell as a power supply device for portable electronic devices has been actively made.

휴대용 연료전지는 수소 대신 메탄올을 직접 연료로 사용하는 직접 메탄올 연료전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell), 수소를 고압탱크에 저장했다가 산소와 결합시켜 전기를 발생시키는 저장 수소형 연료전지(H-PEFC, Hydrogen Polymer Electolyte Fuel Cell), 메탄올이나 LNG 등을 개질해 수소를 뽑아내는 방식의 개질기형 연료전지(R-PEFC, Reformer Polymer Electolyte Fuel Cell) 및 마이크로 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) 등의 종류가 있고, 이러한 휴대용 연료전지 시스템 상용화를 위하여 활발한 연구가 진행 중이다.The portable fuel cell is a direct methanol fuel cell (DMFC) that uses methanol instead of hydrogen as a direct fuel, and a storage hydrogen fuel cell (H-) that stores electricity in a high pressure tank and combines with oxygen to generate electricity. Reformer Polymer Electolyte Fuel Cell (R-PEFC) and Micro Oxide Solid Fuel Cell ), And active research is being conducted for commercialization of such a portable fuel cell system.

휴대용 연료전지의 구성요소들 중에서 핵심적인 역할을 하는 고분자 전해질 분리막은 연료전지의 성능 및 수명을 좌우한다. 이러한 고분자 분리막은 수소전도성은 우수하면서도 수소 이외의 다른 분자인 메탄올이나 물의 투과 및 확산은 적어야 하며, 물리적인 형상이나 화학적인 안정성 및 기계적인 강도가 높아야 한다.Among the components of the portable fuel cell, the polymer electrolyte membrane, which plays a key role, determines the performance and life of the fuel cell. The polymer membrane should have excellent hydrogen conductivity but little permeation and diffusion of methanol or water other than hydrogen, and high physical shape, chemical stability, and mechanical strength.

현재는 Nafion 멤브레인이 이온 전도도가 우수하고 물의 이동성이 적어 가장 널리 사용되고 있으나 메탄올의 투과율이 높아 성능감소를 많이 유발시키기 때문에 새로운 분리막 및 복합 분리막의 개발이 필수적인 과제로 등장하고 있으나, 현재 연구가 부진한 상태이다. Currently, Nafion membranes are the most widely used because of their excellent ion conductivity and low water mobility, but the development of new membranes and composite membranes has emerged as an indispensable task due to the high permeation rate of methanol, which leads to a decrease in performance. to be.

또한, 휴대용 연료전지는 다른 연료전지에 비해 출력밀도가 상대적으로 낮다는 문제점이 있었다.In addition, the portable fuel cell has a problem that the output density is relatively low compared to other fuel cells.

따라서, 본 발명의 목적은 휴대용 연료전지를 제조함에 있어서 둘 이상의 유체들이 채널에서 서로 섞이지 않는 층류를 형성하여 고분자 분리막이 필요 없는 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자의 제조 방법을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a microfluidic fuel cell device using a photosensitive ceramic sheet which does not require a polymer separator by forming a laminar flow in which two or more fluids do not mix with each other in the manufacture of a portable fuel cell.

또한, 본 발명의 다른 목적은 세라믹 기판 및 시트를 이용함으로써 열적안정성 및 내화학성으로 내구성이 우수한 미세유체 연료전지 소자의 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a microfluidic fuel cell device having excellent durability with thermal stability and chemical resistance by using a ceramic substrate and a sheet.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 적층 및 소자 내장화가 용이한 LTCC(저온동시소성 세라믹, Low temperature co-fired ceramic) 방식을 이용하여 감광성 세라믹 시트에 기능성 소자를 내장하고, 직렬 및 병렬 조합으로 3차원 적층이 가능하므로 미세유체 연료전지의 단점인 낮은 출력밀도를 극복하는 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 제조 방법을 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention is to incorporate a functional device in the photosensitive ceramic sheet using LTCC (Low temperature co-fired ceramic) method, which is easy to laminate and internalize the device, and in series and parallel combination It is possible to provide a method of manufacturing a microfluidic fuel cell using a photosensitive ceramic sheet that overcomes the low power density, which is a disadvantage of the microfluidic fuel cell, since the dimensional lamination is possible.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 단위셀의 서로 인접하는 연료채널 또는 산화제채널이 상호 병렬조합되도록 함으로써 연료주입구 또는 산화제주입구를 단일화하고 연료전지의 구조를 단순화할 수 있도록 함에 있다.Further, another object of the present invention is to unify the fuel inlet or the oxidant inlet and simplify the structure of the fuel cell by allowing the adjacent fuel channels or the oxidant channels of the unit cells to be combined in parallel with each other.

상기한 목적은 본 발명에 따라, LTCC(저온동시소성 세라믹, Low temperature co-fired ceramic) 기판을 제작하는 단계; 적어도 하나 이상의 감광성 세라믹 시트를 제작하는 단계; 상기 감광성 세라믹 시트에 연료 및 산화제가 흘러들어갈 수 있 도록 미세 채널을 형성하는 단계; 상기 연료의 변환 및 전자의 흐름을 제어하도록 전극을 형성하여 단위 셀을 형성하는 단계; 및 상기 단위 셀로 형성된 시트를 적층하는 단계;에 의해 달성된다.According to the present invention, the above object is to produce a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate; Fabricating at least one photosensitive ceramic sheet; Forming a fine channel to allow fuel and an oxidant to flow into the photosensitive ceramic sheet; Forming a unit cell by forming an electrode to control conversion of the fuel and flow of electrons; And laminating sheets formed of the unit cells.

상기 전극을 형성하는 단계는, 스크린프린팅 방법 또는 리소그라피 방법 중에서 선택되는 것이 바람직하다.Forming the electrode is preferably selected from a screen printing method or a lithography method.

상기 단위 셀을 적층하는 단계는, 상기 단위 셀을 수평 및 직렬로 적층하여 출력 밀도를 높이는 것이 바람직하다.In the stacking of the unit cells, it is preferable to stack the unit cells horizontally and in series to increase the output density.

상기 단위 셀로 형성된 시트를 적층하는 단계는, 기능성 소자가 내장된 감광성 세라믹 시트를 더 추가하여 적층하는 것이 바람직하다.In the stacking of the sheet formed of the unit cells, it is preferable to further laminate the photosensitive ceramic sheet in which the functional element is embedded.

상기 기능성 소자는, 마이크로 히터 및 펌프 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the said functional element is any one or more of a micro heater and a pump.

또한 본 발명은 하나의 층에서 적어도 하나의 단위셀과 인접단위셀의 연료채널 또는 산화제채널이 상호 병렬조합되고, 상기 병렬조합된 채널을 갖는 층이 상호 직렬연결되는 미세유체 연료전지 소자를 제공한다.The present invention also provides a microfluidic fuel cell device in which at least one unit cell and a fuel or oxidant channel of an adjacent unit cell in one layer are combined in parallel, and the layers having the parallel combined channel are connected in series. .

상기 병렬조합된 연료채널 또는 산화제채널에는 연료를 주입하기 위한 연료주입구 또는 산화제를 주입하기 위한 산화제 주입구가 각 조합단위에 대해 단일화되도록 하는 것이 바람직하다.Preferably, the parallel fuel channel or oxidant channel has a fuel inlet for injecting fuel or an oxidant inlet for injecting oxidant into a single unit for each combination unit.

상기 연료채널 및 산화제채널은 상호 대칭 배열되도록 하는 것이 바람직하다. Preferably, the fuel channel and the oxidant channel are arranged symmetrically with each other.

본 발명은 둘 이상의 유체들이 채널에서 서로 섞이지 않는 층류를 형성하므로 고분자 분리막이 필요 없어 고분자 분리막에 의한 연료전지의 수명제한이 발생하지 않도록 하는 작용효과가 있다.In the present invention, since two or more fluids form a laminar flow that does not mix with each other in a channel, a polymer membrane is not required, and thus the life limitation of the fuel cell by the polymer membrane does not occur.

또한, 고분자 전해질 분리막을 필요로 하지 않기 때문에, 제조 공정의 단순화뿐만 아니라 고분자 전해질에서 발생되는 성능 저하 및 짧은 수명에 대한 문제를 해결할 수 있다. In addition, since the polymer electrolyte separator is not required, not only the simplification of the manufacturing process but also the performance degradation and short lifespan generated in the polymer electrolyte can be solved.

또한 세라믹 재료 및 공정을 활용한 소자제작으로 기존의 미세유체 소자 제작에 사용되는 기본 고분자 재료인 PDMS(Polydimethylsiloxane)에 비교할 때, 연료로 사용되는 유기용매에 대한 화학적인 안정성을 확보하고, 효율을 높이기 위해서 요구되는 구동온도 범위에서 안정적으로 사용될 수 있다.In addition, it is possible to secure chemical stability and improve efficiency for organic solvents used as fuel, compared to PDMS (Polydimethylsiloxane), which is a basic polymer material used in the fabrication of microfluidic devices, by manufacturing devices using ceramic materials and processes. It can be used stably in the required driving temperature range.

또한 미세유체 연료전지 소자를 제조함에 있어서 세라믹 기판 및 시트를 이용함으로써 세라믹 재료가 가지는 특성상 열적안정성 및 내화학성으로 내구성이 우수한 효과가 있다.In addition, in the manufacture of a microfluidic fuel cell device, by using a ceramic substrate and a sheet, there is an effect of excellent durability due to thermal stability and chemical resistance due to the characteristics of the ceramic material.

또한 적층 및 소자 내장화가 용이한 LTCC 방식을 이용하여 감광성 세라믹 시트에 기능성 소자를 내장하고, 직렬 및 병렬 조합으로 3차원 적층이 가능하기 때문에 출력밀도를 높일수 있다.In addition, the LTCC method, which is easy to stack and embed devices, enables the functional density to be embedded in the photosensitive ceramic sheet, and the three-dimensional stacking can be performed in a combination of series and parallel.

이하에서는 첨부된 도면과 실시예를 기초로 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.

도 1은 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 제조 방법에 대한 순서도이며, 이를 각 공정에 따라 분할하여 설명하면 다음과 같다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a microfluidic fuel cell using a photosensitive ceramic sheet, which is divided and described according to each process as follows.

1. 기판의 제작1. Fabrication of the substrate

먼저, LTCC(저온동시소성 세라믹, Low temperature co-fired ceramic) 기판을 제작한다(S10). LTCC 공정에 기반을 두기 때문에 본 발명은 다양한 기능성 소자를 추가하여 내장할 수 있고, 40층 이상의 구조라도 한번의 소성과정으로 소자를 얻을 수 있어 3차원 적층이 가능하다.First, a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate is manufactured (S10). Since the LTCC process is based on the present invention, various functional devices can be added and embedded therein, and even a structure having more than 40 layers can be obtained in one firing process, thereby enabling three-dimensional stacking.

이러한 기판을 제작함에 있어서, 사용되는 재료 및 그 함량은 아래의 [표 1]과 같다.In manufacturing such a substrate, the material used and its content are shown in Table 1 below.

사용재료Material used 무기물Mineral 바인더bookbinder 분산제Dispersant 용매menstruum Amorphous cordieriteAmorphous cordierite PVBPVB BYK-111BYK-111 톨루엔 : 에탄올
=6:4
Toluene: Ethanol
= 6: 4
함량(g)Content (g) 100100 12.0012.00 1.001.00 톨루엔: 57.25
에탄올: 34.74
Toluene: 57.25
Ethanol: 34.74
사용목적purpose of use 소자의
형태구성
Device
Configuration
시트의
강도유지
Of sheet
Strength
슬러리 내부의 무기물의 균일성 부여Uniformity of inorganic material inside slurry 습식혼합을 통한 슬러리 제조Slurry Preparation by Wet Mixing

이와 같이 마련된 재료를 이용하여 기판을 제작하기 위한 제조 공정은 도 2에 도시된 바와 같은데, 공정순서는 1차 혼합(S21), PVB 용해(S23), PVB 및 슬러리 혼합(S25) 및 필터링, 탈포 및 에이징(S27)의 과정으로 구성된다.The manufacturing process for manufacturing the substrate using the material thus prepared is shown in Figure 2, the process sequence is primary mixing (S21), PVB melting (S23), PVB and slurry mixing (S25) and filtering, defoaming And a process of aging (S27).

1차 혼합(S21) 과정은 분산을 목적으로 실시하는 것으로 무기물, 분산제 및 용매(1/2)를 혼합하고 분쇄기(ball mill)를 이용하여 24시간 이상 분산을 실시한다. 남은 1/2의 용매는 바인더인 PVB를 용해시키기 위해 사용된다.The primary mixing (S21) process is performed for the purpose of dispersion. The inorganic material, the dispersant and the solvent (1/2) are mixed and dispersed for 24 hours or more using a ball mill. The remaining 1/2 solvent is used to dissolve the binder PVB.

PVB용해(S23) 과정은 분산용으로 사용하고 남은 용매에 PVB를 첨가하여 교반기를 이용하여 용해를 실시한다. 이 과정에서 빠른 용해를 위하여 열을 가할 경우 PVB의 내부 구조가 끊어질 가능성이 있기 때문에 절대 열을 가하지 않고 실시한다.PVB dissolution (S23) process is used for dispersing and adding PVB to the remaining solvent is dissolved using a stirrer. In this process, if heat is applied for rapid dissolution, the internal structure of PVB may be broken, so do it without heating.

PVB 및 슬러리 혼합(S25) 과정은 1차 혼합(S21) 공정이 완료된 슬러리 상태의 무기물과 용해된 PVB를 혼합한 후 분쇄기를 이용하여 24시간 이상동안 2차 혼합함으로써 이루어진다.The PVB and slurry mixing (S25) process is performed by mixing the dissolved inorganic PVB and the dissolved PVB in the slurry state in which the primary mixing (S21) process is completed, followed by secondary mixing for 24 hours or more using a grinder.

필터링, 탈포 및 에이징(S27) 과정은 2차 혼합을 마친 슬러리를 일정크기의 망으로 필터링하여 슬러리 내부의 큰 입자를 거르고 진공상태에서 탈포를 실시함으로써 이루어진다. 탈포 후 분쇄기의 RPM(분당회전수)을 15이하로 유지하여 약 12시간동안 에이징를 하여 탈포한 후 슬러리 내부의 각 성분 간 반응을 촉진하는 과정을 거친다. Filtering, degassing and aging (S27) process is performed by filtering the slurry after the secondary mixing into a net of a predetermined size to filter large particles in the slurry and degassing under vacuum. After defoaming, the RPM (rpm) of the pulverizer is maintained at 15 or less, aged for about 12 hours, and degassed, followed by a process of promoting the reaction between the components in the slurry.

2. 감광성 세라믹 시트의 제작2. Fabrication of Photosensitive Ceramic Sheet

다음에, 감광성 세라믹 시트를 제작한다(S11). 본 발명의 미세유체 연료전지는 감광성 세라믹 시트를 직렬 및 병렬로 적층하기 때문에 적어도 하나 이상의 감광성 세라믹 시트가 필요하다.Next, a photosensitive ceramic sheet is produced (S11). The microfluidic fuel cell of the present invention requires at least one photosensitive ceramic sheet because the photosensitive ceramic sheets are stacked in series and in parallel.

감광성 시트를 제작하기 위한 제조 공정은 도 3에 도시된 바와 같으며, 솔리드 분산(S31), 감광성 유기물 첨가(S33), 탈포 및 에이징(S35) 및 테이프 캐스팅(S37)의 과정으로 구성된다.The manufacturing process for manufacturing the photosensitive sheet is as shown in FIG. 3, and is composed of solid dispersion (S31), photosensitive organic material addition (S33), defoaming and aging (S35), and tape casting (S37).

먼저, 솔리드 분산(S31) 과정에서 사용재료 및 그 함량(솔리드 50g 기준)은 아래의 [표 2]에서와 같다.First, the material used in the solid dispersion (S31) process and its content (based on 50g of solid) are as shown in [Table 2] below.

사용재료Material used 무기물Mineral 분산제Dispersant 용매menstruum Amorphous cordieriteAmorphous cordierite BYK-111BYK-111 톨루엔 : 에탄올
=6:4
Toluene: Ethanol
= 6: 4
함량(g)Content (g) 50.0050.00 0.500.50 톨루엔: 17.70
에탄올: 10.77
Toluene: 17.70
Ethanol: 10.77
사용목적purpose of use 소자의
형태구성
Device
Configuration
슬러리 내부의 무기물의 균일성 부여Uniformity of inorganic material inside slurry 습식혼합을 통한 슬러리 제조Slurry Preparation by Wet Mixing

전술한 바와 같이 기판을 제작하는데 있어서는 용매의 절반만을 사용하였으나 감광성 시트를 제작하는 과정에서는 용매 전량을 첨가한다. 1차 혼합은 무기물 + 분산제 + 용매가 혼합된 슬러리를 분쇄기를 이용하여 24시간동안 분산을 실시한다.As described above, only half of the solvent was used to prepare the substrate, but in the process of manufacturing the photosensitive sheet, the total amount of the solvent was added. In the first mixing, the slurry mixed with the inorganic material, the dispersant, and the solvent is dispersed for 24 hours using a grinder.

다음에, 감광성 유기물을 첨가하는데(S33), 사용재료 및 그 함량(용매 50g 기준)은 아래의 [표 3]과 같다.Next, to add a photosensitive organic material (S33), the material used and its content (based on 50g solvent) are shown in Table 3 below.

사용재료Material used 함량content 사용목적purpose of use 26562656 3.333.33 아크릴계 폴리머로써 시트의 초기 강도와 노광에 의한 경화시 패턴의 형상을 유지하기 위하여 첨가, 중합체바인더Acrylic polymer is added to maintain the initial strength of the sheet and the shape of the pattern during curing by exposure. 26482648 6.676.67 DBPDBP 4.004.00 (DPB)dibutylphtalate: 시트의 연성을 유지하게 해주는 첨가제, 가소제(DPB) dibutylphtalate: An additive or plasticizer that helps to maintain the ductility of a sheet TPA 330TPA 330 5.005.00 감광성 모노머(단량체)로서 자외선에 의한 경화 시 폴리머 화 되어 패턴의 형태를 유지A photosensitive monomer (monomer) that polymerizes when cured by ultraviolet rays to maintain the shape of the pattern BTBT 3.503.50 광감작제(Photo sensitizer): 광개시제와 포토 모노머의 반응성 촉진을 위한 첨가제Photo sensitizer: Additive to promote the reactivity of photoinitiator and photo monomer SudanIVSudanIV 0.200.20 유기염료(Organic dye): 붉은색의 색소로써 빛의 파장영역 중 자외선의 흡수를 최대화하기 위하여 첨가하는 색소Organic dyes: Red dyes that are added to maximize the absorption of ultraviolet light in the wavelength range of light. IR 369IR 369 2.002.00 광개시제(Photo initiator): UV에 반응하여 free radical을 생성하고 생성된 radical은 monomer와 반응하여 polymer화 시킨다. 이 반응에서 연쇄적 radical을 생성하고 반응을 시작하게 해주는 첨가제Photo initiator: Free radicals are generated in response to UV, and the radicals are polymerized by reacting with monomers. Additives that generate chain radicals in this reaction and start the reaction Flownon SPFlownon sp 0.400.40 침강방지제(anti setting agent): 침강방지제로써 무기물의 혼합 간 밀도 차에 따른 침전방지를 위하여 첨가하는 물질Anti-setting agent: A substance added to prevent sedimentation due to the difference in density between mixtures of minerals.

이후, 상기 [표 3]에 작성된 재료를 분산이 완료된 슬러리에 첨가하여 24시간동안 분쇄기를 이용하여 2차 혼합을 실시한다. 자외선에 의한 경화가 발생하므로 자외선이 없는 클린 룸(clean room)이나 재료가 담겨진 용기를 빛으로부터 완전히 차단하여 공정을 진행한다.Thereafter, the materials prepared in Table 3 above are added to the slurry in which dispersion is completed, and secondary mixing is performed using a grinder for 24 hours. Since curing occurs due to ultraviolet rays, the process is performed by completely blocking a clean room without ultraviolet rays or a container containing materials from light.

다음에, 탈포 및 에이징(S35)을 하는데, 본 단계는 기판의 제작공정과 동일하게 분산과정에서 작은 입자로의 구성이 되지 못한 무기물을 거르는 필터링 공정후에 슬러리 내부에 존재하는 기포를 제거하는 공정으로서, 이로써 테이프 캐스팅(tape casting)시에, 시트 위에 기포가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 탈포 후에는 각 첨가물의 반응을 촉진시키기 위하여 분쇄기의 RPM을 15 이하로 설정하고 에이징을 진행한다.Next, defoaming and aging (S35) is performed, and this step is a process of removing air bubbles present in the slurry after the filtering process of filtering the inorganic material that is not composed of small particles in the same process as the manufacturing process of the substrate. In this way, bubbles can be suppressed from being generated on the sheet during tape casting. After defoaming, in order to promote the reaction of each additive, the mill RPM is set to 15 or less and aging is performed.

다음에, 클린 룸(clean room) 내부에서 핸드 캐스터(hand caster)를 이용하되, 자외선이 차단된 공간에서는 캐스팅기를 이용하여 테이프 캐스팅(S37)을 실시한다. 최초 설정 두께는 140㎛로 하여 실시하고, 캐스팅 된 슬러리는 상온에서 건조되며 건조가 완료되면 시트의 형태를 갖추게 된다.Next, a hand caster is used in a clean room, but in a space where ultraviolet rays are blocked, a tape casting S37 is performed using a casting machine. The initial set thickness is carried out to 140㎛, the cast slurry is dried at room temperature and when the drying is complete it takes the form of a sheet.

3. 전극 형성3. Electrode Formation

다음에 감광성 세라믹 시트에 전극을 형성하는데(S13), 형성되는 전극의 형상은 도 4를 통하여 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명에 의해 형성된 전극의 형상으로, 전도성페이스트를 이용하여 스크린프린팅 또는 감광성 페이스트를 이용한 리소그라피방법으로 제조한다. 전극의 형상은 제작되는 소자의 형상에 따른 차이를 보일 수 있다.Next, an electrode is formed on the photosensitive ceramic sheet (S13), and the shape of the formed electrode will be described with reference to FIG. 4. 4 is a shape of the electrode formed by the present invention, it is prepared by a lithography method using a screen printing or photosensitive paste using a conductive paste. The shape of the electrode may show a difference depending on the shape of the device to be manufactured.

먼저 일반전극을 이용한 스크린프린팅법은 전극 형성은 소자내부로 주입되는 연료와 산화물에 전기를 가하여 이온화를 유도하기 위한 목적으로 실시된다. 이러한 전극의 형성방법은 전극의 형상을 갖는 스크린 마스크를 이용하여 상용화된 은, 니켈 또는 구리등이 첨가된 전도성 페이스트를 일정 두께로 기판상에 프린팅을 실시한다. 프린팅된 전극은 열간 프레스를 이용하여 가압을 실시하게 되는데 이는 기판과 전극간의 높이차이를 줄여 적층공정에서 발생되는 전극에 의한 요철을 줄이기 위함이다.First, the screen printing method using the common electrode is performed for the purpose of inducing ionization by applying electricity to fuel and oxide injected into the device. In the method of forming such an electrode, a conductive paste containing silver, nickel, copper, or the like, commercialized using a screen mask having an electrode shape, is printed on a substrate with a predetermined thickness. The printed electrode is pressurized using a hot press to reduce the height difference between the substrate and the electrode to reduce the unevenness caused by the electrode in the lamination process.

그 다음, 감광성 페이스트를 이용한 리소그라피 방법인데, 이는 감광성 물질이 포함된 전도성 페이스트를 이용하여 실시하는 것으로 전극 전체 면적이 포함 될 수 있는 크기의 사각 스크린 마스크를 이용하여 실시한다. 기판상 전극 전체면적을 포함하는 크기의 사각 메쉬틀에 자외선에 의하여 반응하는 전도성 페이스트를 프린팅 후 건조를 실시한다. Next, a lithography method using a photosensitive paste, which is performed by using a conductive paste containing a photosensitive material, is performed using a rectangular screen mask having a size that can include the entire area of the electrode. After printing the conductive paste reacting with ultraviolet rays to a square mesh frame having the size of the electrode on the substrate, the drying is carried out.

건조가 완료된 시료를 노광기를 이용하여 자외선 강도 450W, 노광시간 60초의 조건으로 노광을 실시하고 현상을 통하여 전극의 형상을 갖춘다. 사용되는 초순수(DI water) 1L에 디에탄올아민(Diethanolamin) 98.5%의 액체를 7.88g 넣은 후에 교반을 통하여 완전 용해를 시켜 현상액을 제조한다. 현상에 소요되는 시간은 사용되는 전도성 페이스트의 조성이나 전극형상에 의하여 차이가 있으며 사용되는 현상액의 농도는 상기 명시된 조성으로 고정하였다.The dried sample is exposed to light under an ultraviolet light intensity of 450 W and an exposure time of 60 seconds using an exposure machine, and the shape of the electrode is obtained through development. Into 1 liter of ultrapure water (DI water) was added 7.88g of 98.5% of diethanolamine (Diethanolamin) and completely dissolved by stirring to prepare a developer. The time required for development varies depending on the composition of the conductive paste and the shape of the electrode used, and the concentration of the developer used is fixed to the above-described composition.

4. 노광 및 현상4. Exposure and development

다음에 노광 및 현상공정(S15)을 실시하는데, 도 5에 따른 노광(S51)을 위한 공정은 다음과 같다. 먼저, 요구되는 패턴의 깊이를 확보하기 위한 적층을 실시하고, 열간 프레스 장비를 이용하여 1000psi의 압력으로 30초 동안 실시한다. Next, an exposure and development step (S15) is carried out. The process for exposure (S51) according to FIG. 5 is as follows. First, lamination is carried out to secure the required depth of the pattern, and then carried out at a pressure of 1000 psi for 30 seconds using a hot press equipment.

이 때, 압력은 1000psi 이상의 범위로도 할 수 있으며, 가압시간은 20 ~ 40초의 범위로 할 수 있다. At this time, the pressure may be in the range of 1000 psi or more, and the pressurization time may be in the range of 20 to 40 seconds.

여기서 가압시간이 20초 이하이면 적층된 시트간 결합력이 약해지며, 40초 이상이면 패턴의 변형이 발생될 수 있다. 또한, 복수의 시트를 사용하는 경우, 자외선이 투과할 수 있는 깊이를 고려할 때 단일의 시트를 사용하는 경우와 비교하여 좀 더 높은 강도를 이용하여 투과깊이를 증가시킴으로써 회로요철을 뚜렷하게 나타나도록 하는 것이 필요하다.If the pressing time is 20 seconds or less, the bonding force between the laminated sheets is weakened, and when the pressure time is 40 seconds or more, deformation of the pattern may occur. In addition, in the case of using a plurality of sheets, it is necessary to increase the depth of penetration by using a higher intensity than in the case of using a single sheet in consideration of the depth through which ultraviolet rays can be transmitted, thereby making the circuit irregularities appear clearly. need.

만약 단일시트(시트 1장)를 노광하는 경우에는 노광기를 이용하여 자외선 강도는 280 ~ 320W, 노광시간은 40 ~ 80초의 조건으로 실시하고, 복수의 시트(예컨대, 시트 2장)인 경우에 자외선 강도는 320 ~ 380W 노광시간은 40 ~ 80초의 조건으로 실시한다. 시트에 따라 노광시간 및 강도 조절이 필요하므로 패턴을 노광하기 전에 실험을 통해 적절한 조건을 찾아야함은 자명한 사실이나, 상기 작성된 조건의 범위에서 크게 벗어나지는 않는다. 노광이 완료된 시트는 오븐(oven)을 이용하여 건조를 실시하는데 이는 현상중 발생가능한 스웰링(swelling) 및 버블링(bubbling) 현상을 방지하기 위하여 80℃의 온도에서 10분간 실시한다. 만약, 1단 패턴(T-type 2종)의 경우에는 기판에 적층 후 노광을 실시하고 2단 패턴의 경우 1단은 적층 후 노광, 2단 이후부터는 노광 후 적층공정을 실시하는 것이 바람직하다.In the case of exposing a single sheet (1 sheet), using an exposure machine, the UV intensity is 280 to 320 W and the exposure time is performed under conditions of 40 to 80 seconds. The intensity is 320 ~ 380W exposure time is carried out under the conditions of 40 ~ 80 seconds. Since the exposure time and intensity adjustment are necessary depending on the sheet, it is obvious that suitable conditions must be found through experiments before exposing the pattern, but it does not deviate greatly from the range of the conditions described above. The exposed sheet is dried using an oven, which is carried out at a temperature of 80 ° C. for 10 minutes to prevent swelling and bubbling which may occur during development. In the case of a one-stage pattern (T-type 2), it is preferable to perform post-lamination exposure on a substrate, and in the case of a two-stage pattern, perform a post-lamination exposure on the first stage and a post-exposure lamination process on the second and subsequent stages.

이후 현상(S53)을 실시하는데, 현상을 위하여 초순수(DI water) 1L에 디에탄올아민(Diethanolamin) 98.5%의 액체를 7.88g 넣은 후에 교반을 통하여 완전 용해를 시켜 현상액을 제조한다. 제조된 현상액을 스프레이를 이용하여 노광 및 건조가 완료된 시트에 분사함으로써 패턴을 나타낸다. 현상액으로 현상이 완료된 시트는 초순수(DI water)로 세척하여 시트표면의 현상액을 제거하고 에어(air)로 건조한다.Thereafter, the development (S53) is performed. For developing, 7.88 g of 98.5% of diethanolamine (Diethanolamin) was added to 1 L of ultrapure water, and then completely dissolved through stirring to prepare a developer. The pattern is shown by spraying the prepared developing solution to the sheet which completed exposure and drying using a spray. The developed sheet with the developer is washed with ultrapure water (DI water) to remove the developer from the surface of the sheet and dried with air.

5. 미세채널의 형성5. Formation of Microchannels

전술한 바와 같은 노광 및 현상(S15)을 통하여 연료 및 산화제가 흘러들어갈 수 있도록 미세 채널을 형성한다(S17). 형성된 채널에서 연료 및 산화제는 서로 섞이지 않는 층류를 형성하므로 고분자 분리막이 필요 없다는 장점이 있다.The microchannels are formed to allow the fuel and the oxidant to flow through the exposure and development (S15) as described above (S17). Fuel and oxidant in the formed channel forms a laminar flow that does not mix with each other has the advantage that the polymer membrane is not required.

6. 전극단위의 셀 제작과 적층 및 소결6. Fabrication, lamination and sintering of electrode unit

본 발명에서 연료로 사용된 메탄올을 변환하고, 전자의 흐름을 제어할 수 있도록 전극을 형성하여 단위 셀을 형성하고 이렇게 단위 셀로 형성된 시트를 적층한 후(S19), 소결한다. In the present invention, the methanol used as the fuel is converted, and an electrode is formed to control the flow of electrons to form a unit cell, and the sheets formed of the unit cells are stacked (S19), followed by sintering.

여기서, 전극이 형성된 기판과 채널층은 적층을 통하여 셀로 제작된다. 적층 단계는 각 레이어를 제조된 기판에 올리고 WIP 장비를 이용하여 40 ~ 60℃의 온도에서 120 ~ 180psi로 적층을 실시한다. 상기 표기된 적층 온도 및 압력은 시트의 Tg이하의 온도에서 찾은 것으로 이 이상의 온도에서 과한 압력으로 가압 시 p패턴의 형상이 무너질수도 있다. 온도와 압력이 상기 범위 미만인 경우 적층공정 자체가 진행되지 않는다. Here, the substrate and the channel layer on which the electrode is formed are fabricated into cells through lamination. In the lamination step, each layer is placed on the prepared substrate, and lamination is performed at 120 to 180 psi at a temperature of 40 to 60 ° C. using a WIP apparatus. The lamination temperature and pressure indicated above are found at a temperature below the Tg of the sheet, and the shape of the p-pattern may collapse upon pressurization with excessive pressure at a temperature higher than this. If the temperature and pressure are below the above range, the lamination process itself does not proceed.

도 6은 이러한 적층을 통하여 형성된 셀의 대략적인 모식도 및 작동도로서 각각의 주입구를 통하여 주입되는 연료와 산소 또는 수소 등 산화제의 흐름을 갖게 해주는 채널을 갖고 있어 연료와 산소 또는 수소 등 산화제가 서로 혼합되지 아니하는 층류를 형성하는 모습을 나타냄을 알 수 있다. FIG. 6 is a schematic diagram and operation diagram of a cell formed through the lamination, and has a channel for allowing fuel and oxygen or hydrogen or oxidant to be injected through each inlet to be mixed with each other. It can be seen that it does not appear to form a laminar flow.

여기서 연료는 메탄올을 사용하고 산화제로 수소를 이용하였다. 메탄올은 애노드에서 흐르고 수소는 캐소드에서 흐름으로써 애노드로부터 캐소드로 수소이온이 이동하여 전류 밀도가 발생한다. 도시된 바와 같이, 층류 상태에서 액체들은 물리적인 장벽 및 막이 없어도 혼합되지 않고 물리적으로 접속하여 나란히 흐르게된다. 강한 점성때문에, 강제적으로 섞지 않는 한 혼합되지 않는다. The fuel used was methanol and hydrogen was used as the oxidant. Methanol flows from the anode and hydrogen flows from the cathode, whereby hydrogen ions move from the anode to the cathode, producing a current density. As shown, in the laminar flow, the liquids do not mix without physical barriers and membranes and are physically connected and flowed side by side. Because of the strong viscosity, they do not mix unless forced to mix.

이 후 다수의 셀 적층을 통하여 일정 크기의 셀조합을 만드는데, 단위셀 하나에서 발생되는 적은 량의 전력을 직렬 또는 병렬조합을 통하여 요구되는 전력조건으로 맞출 수 있게 된다. 도 7은 이러한 적층 방법을 나타내는 모식도이다. 도 7에서 채널이 형성된 층과 주입되는 유체의 흐름이 가능한 홀의 층이 일치되어 적층되는 것을 볼 수 있다. 이는 주입되는 유체가 하나의 셀에 주입되는 단일 형상이 아닌 각각의 층에 주입되는 다층성 구조로써 각 셀에서 발생되는 전자를 기 형성된 전극에 의하여 이동하게 하는 방식으로 전력을 생산하게 된다.Thereafter, a plurality of cell stacks are used to make a cell combination of a certain size. A small amount of power generated in one unit cell can be matched to a required power condition through a series or parallel combination. 7 is a schematic diagram illustrating such a lamination method. In FIG. 7, it can be seen that the layers in which the channels are formed and the layers of holes through which the injected fluid flows coincide with each other are stacked. This is a multi-layered structure in which the injected fluid is injected into each layer, rather than a single shape injected into one cell, thereby generating electric power in such a manner that electrons generated in each cell are moved by a pre-formed electrode.

여기서, 기존의 미세유체연료전지와 본 발명에 의한 미세유체연료전지의 차이점을 살펴보도록 하겠다. 먼저 기존의 미세유체연료전지의 경우 전지 내부에서의 촉매 반응을 이용하는 것으로 연료의 주입구가 하나로 구성된다. 그러나, 본 발명에서는 전기 생산에 사용되는 연료와 산화물의 주입을 각각의 통로로 주입하는 방식으로 미세공간에서 발생되는 유체의 흐름특성 중 층류(laminar flow)를 이용하여 계면에서 발생되는 각 주입물의 이온 교환으로 전기에너지를 생산하는 방식이어서 기존의 단계적 화학반응보다 직접적인 반응을 유도 할 수 있다.Here, the difference between the conventional microfluidic fuel cell and the microfluidic fuel cell according to the present invention will be described. First, in the case of a conventional microfluidic fuel cell, a fuel inlet is formed by using a catalytic reaction inside the cell. However, in the present invention, the injection of fuel and oxide used for electricity production is injected into the respective passages, and the ions of the respective injections generated at the interface using laminar flow among the flow characteristics of the fluid generated in the microspace. It is a method of producing electrical energy by exchange, which can induce a direct reaction rather than a conventional stepwise chemical reaction.

또한, 기타 촉매로 사용되는 화학물질의 사용을 배제한 메탄올을 주 연료로 사용함으로 연료의 사용에 있어 더욱 상용화 시킬 수 있는 이점을 갖을 수 있다. 도 7에서는 본 발명에 의한 일 실시예를 나타내었는데, 하나의 층에 4개의 셀이 병렬 조합으로 구성되어 있으며, 이 때 연료(methanol) 주입구는 4개가 사용되지만 산화제(oxidant)가 주입되는 주입구는 2개로 사용될 수 있도록 연료채널 및 산화제 채널을 대칭 배열함으로써, 제조 공정 및 구성요소를 단순화하였다. 또한 각층의 셀들이 직렬 배열 함에 있어서는 하단부에서 한번의 연료 및 산화제 주입으로 각 층의 셀에 공급될 수 있도록 직렬 배열하고 정렬함으로써 전체적인 소자 구성을 이루게 된다. In addition, by using methanol as the main fuel, which excludes the use of chemicals used as other catalysts, it may have an advantage of making it more commercially available. 7 shows an embodiment according to the present invention, in which four cells are configured in parallel in one layer. In this case, four fuel inlets are used, but an inlet through which oxidants are injected. By symmetrically arranging fuel and oxidant channels for use in two, the manufacturing process and components have been simplified. In addition, when the cells of each layer are arranged in series, the entire device configuration is achieved by arranging and arranging the cells so that the cells of each layer may be supplied to the cells of each layer by one injection of fuel and oxidant at the lower end.

여기서, 연료채널을 병렬조합함으로써 연료주입구를 2개로 하고, 산화제 주입구를 4개로 할 수도 있다.Here, by combining the fuel channels in parallel, two fuel inlets and four oxidant inlets can be provided.

또한 연료채널에 형성되는 애노드 및 산화제 채널에 형성되는 캐소드 또한 각 층의 전극을 비아홀(via hole) 가공을 통해 상호 연결이 가능하도록 배열하고자 하였다.In addition, the anode formed in the fuel channel and the cathode formed in the oxidant channel were also intended to be arranged to be interconnected through via hole processing.

본 발명에서 사용되는 각 재료별 온도를 보면 세라믹 시트의 경우 소결온도가 780~810℃의 범위를 갖는 재료로서, 이와 같은 세라믹 재료에 은페이스트(Ag paste)를 이용한 전극을 형성 할 경우 전극의 소결온도와 세라믹 시트의 소결온도간 차이를 보이면 소결 후 전극과 세라믹 기판과의 수축율의 차이에 의해서 전극의 박리 혹은 기판의 형태변형이 일어나게 된다.Looking at the temperature of each material used in the present invention, the sintering temperature of the ceramic sheet is a material having a range of 780 ~ 810 ℃, sintering the electrode when forming an electrode using silver paste (Ag paste) in such a ceramic material When the difference between the temperature and the sintering temperature of the ceramic sheet shows a difference in shrinkage between the electrode and the ceramic substrate after sintering, peeling of the electrode or deformation of the substrate occurs.

본 발명에서 사용된 은페이스트의 경우 LTCC용으로 사용 될 수 있는 재료로서 소결온도 범위는 첨가되는 은 입자의 크기 및 기타 무기물의 함량등으로 조절이 가능하다. 본 발명에서는 기존에 사용된 세라믹 재료의 소결온도 범위인 780~810℃ 사이의 온도범위를 갖게 하기 위하여 800℃ 부근에서 소결이 진행되는 은페이스트를 사용하였다.In the case of the silver paste used in the present invention, the sintering temperature range as a material that can be used for LTCC can be controlled by the size of the added silver particles and the content of other inorganic materials. In the present invention, in order to have a temperature range of 780 ~ 810 ℃ sintering temperature range of the ceramic material used in the prior art was used a silver paste that proceeds sintering around 800 ℃.

소결 온도에서 승온속도는 소자의 형태적 변형에 직접적 관련이 있는 부분이다. 승온속도가 빠를 경우 적층된 각 층의 분리 현상 또는 소자 전체에서의 불규칙적인 수축으로 인한 형태의 변형을 가져 올 수 있다는 문제점을 갖는다. 본 공정에서 언급한 소결온도의 경우 각 조건별 실험을 거친 결과를 바탕으로 결정한 것으로 적정 소결온도는 780~810℃, 승온속도는 1~3℃/min의 조건에서 가장 안전한 상태를 유지한다. 실험 결과 급격한 승온조건에서는 유기물이 비산(burn out)되는 과정에서 세라믹 시트와 기판과의 부분적 변형이나 각 층의 분리 현상이 발생한다. 상기 소결조건 보다 낮은 소결온도에서는 은 전극층의 완벽한 소결이 이루어지지 않아 전극으로서의 전기전도도 구현이 불가능하다. 또한 상기 소결조건 보다 높은 소결온도에서는 은페이스트의 액상소결화가 진행된다. The rate of temperature rise at the sintering temperature is directly related to the morphological deformation of the device. If the temperature increase rate is high, there is a problem that the deformation of the shape due to the separation phenomenon of each layer or the irregular shrinkage of the entire device can be brought. The sintering temperature mentioned in this process was determined based on the results of experiments for each condition. The optimum sintering temperature is 780 ~ 810 ℃ and the temperature increase rate is 1 ~ 3 ℃ / min. As a result of the experiment, in the case of the abrupt temperature increase, partial deformation of the ceramic sheet and the substrate or separation of each layer occurs during the burn out of the organic material. At the sintering temperature lower than the sintering conditions, the sintering of the silver electrode layer is not performed completely, so that electrical conductivity as an electrode is not realized. In addition, liquid phase sintering of the silver paste proceeds at a sintering temperature higher than the sintering conditions.

따라서 적절한 소결온도 조건은 소결이 시작되는 온도부터 과소결영역까지를 범위로 설정하였으며, 이러한 온도는 사용되는 세라믹 재료의 종류, 첨가되는 무기물의 조성 및 함량에 따라 변경이 가능하다.Therefore, the appropriate sintering temperature conditions were set in the range from the temperature to start the sintering to the sub-sintering region, this temperature can be changed depending on the type of ceramic material used, the composition and content of the added inorganic material.

본 발명에 의하면 마이크로 히터 및 펌프와 같은 기능성 소자를 감광성 세라믹 시트에 내장하여 제작하는 것이 가능한데, 이러한 경우, S19 단계에서 단위 셀로 형성된 시트와 기능성 소자가 내장된 시트를 적층하여 제작한다. According to the present invention, it is possible to fabricate a functional element such as a micro heater and a pump in a photosensitive ceramic sheet. In this case, a sheet formed of a unit cell and a sheet containing the functional element are stacked in step S19.

본 발명에서 사용되는 소자의 dimension은 채널 폭이 10 ~ 1000 ㎛, 채널 깊이가 10 ~ 1000 ㎛, 채널 길이는 최소 0.5 ~ 5.0 cm 을 갖는 것이 바람직하며, 4개 이상의 채널이 하나의 기판상에서 구성되는 셀의 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 또한 한 층의 셀에는 미세채널, 전극, 연료의 주입구 모두를 포함하게 된다. The dimension of the device used in the present invention preferably has a channel width of 10 ~ 1000 ㎛, channel depth of 10 ~ 1000 ㎛, channel length of at least 0.5 ~ 5.0 cm, four or more channels are configured on one substrate It is desirable to have the shape of a cell. In addition, the cell of one layer includes all of the microchannels, electrodes, and fuel inlets.

도 1은 본 발명에 의한 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 제조 방법에 대한 순서도,1 is a flow chart for a method of manufacturing a microfluidic fuel cell using the photosensitive ceramic sheet according to the present invention;

도 2는 본 발명에 의한 기판을 제작하기 위한 순서도,2 is a flow chart for manufacturing a substrate according to the present invention,

도 3은 본 발명에 의한 감광성 세라믹 시트를 제작하기 위한 순서도,3 is a flow chart for producing a photosensitive ceramic sheet according to the present invention,

도 4는 본 발명에 의해 형성된 전극의 형상을 나타내는 도면,4 is a view showing the shape of the electrode formed by the present invention,

도 5는 본 발명에 의한 노광 및 현상공정에 대한 순서도,5 is a flow chart for the exposure and development process according to the present invention,

도 6은 본 발명에 의해 적층과정을 통하여 형성된 셀의 모식도 및 작동도,Figure 6 is a schematic diagram and operation of the cell formed through the lamination process according to the present invention,

도 7은 본 발명에 의해 다수의 셀 적층을 통하여 일정 크기의 셀조합을 제조하는 과정에 대한 모식도이다. 7 is a schematic diagram of a process of manufacturing a cell combination of a predetermined size through a plurality of cell stacks according to the present invention.

Claims (8)

LTCC(저온동시소성 세라믹, Low temperature co-fired ceramic) 기판을 제작하는 단계; Fabricating a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate; 적어도 하나 이상의 감광성 세라믹 시트를 제작하는 단계; Fabricating at least one photosensitive ceramic sheet; 상기 감광성 세라믹 시트에 연료 및 산화제가 흘러들어갈 수 있도록 미세 채널을 형성하는 단계; Forming fine channels to allow fuel and oxidant to flow into the photosensitive ceramic sheet; 상기 연료의 변환 및 전자의 흐름을 제어하도록 전극을 형성하여 단위 셀을 형성하는 단계; 및Forming a unit cell by forming an electrode to control conversion of the fuel and flow of electrons; And 상기 단위 셀로 형성된 시트를 적층하고, 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자의 제조방법.Stacking and sintering the sheet formed of the unit cells; a method of manufacturing a microfluidic fuel cell device using a photosensitive ceramic sheet, characterized in that it comprises a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극을 형성하는 단계는,Forming the electrode, 스크린프린팅 방법 또는 리소그라피 방법 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 미세유체 연료전지 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a microfluidic fuel cell device, characterized in that it is selected from a screen printing method or a lithography method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단위 셀을 적층하는 단계는,Stacking the unit cells, 상기 단위 셀을 병렬 및 직렬로 적층하여 출력 밀도를 높이는 것을 특징으로 하는 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a microfluidic fuel cell device using a photosensitive ceramic sheet, wherein the unit cells are stacked in parallel and in series to increase an output density. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단위 셀로 형성된 시트를 적층하는 단계는,Laminating the sheet formed of the unit cell, 기능성 소자가 내장된 감광성 세라믹 시트를 더 추가하여 적층하는 것을 특징으로 하는 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a microfluidic fuel cell device using a photosensitive ceramic sheet, wherein the photosensitive ceramic sheet further includes a laminated photosensitive ceramic sheet. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 기능성 소자는, The functional element, 마이크로 히터 및 펌프 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 감광성 세라믹 시트를 이용한 미세유체 연료전지 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a microfluidic fuel cell device using a photosensitive ceramic sheet, characterized in that at least one of a micro heater and a pump. 제 1 항의 방법에 의해 제조되며,Prepared by the method of claim 1, 하나의 층에서 적어도 하나의 단위셀과 인접단위셀의 연료채널 또는 산화제채널이 상호 병렬조합되고, 상기 병렬조합된 채널을 갖는 층이 상호 직렬연결되는 것을 특징으로 하는 미세유체 연료전지 소자.And a fuel channel or an oxidant channel of at least one unit cell and an adjacent unit cell in one layer in parallel with each other, and the layers having the parallel combined channel are connected in series with each other. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 병렬조합된 연료채널 또는 산화제채널에는 연료를 주입하기 위한 연료주입구 또는 산화제를 주입하기 위한 산화제 주입구가 각 조합단위에 대해 단일화 된 것을 특징으로 하는 미세유체 연료전지 소자.And a fuel injection hole for injecting fuel or an oxidant injection hole for injecting an oxidant in the parallel combined fuel channel or oxidant channel for each combination unit. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 연료채널 및 산화제채널은 상호 대칭 배열되는 것을 특징으로 하는 미세유체 연료전지 소자.And the fuel channel and the oxidant channel are symmetrically arranged to each other.
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