基于

MEMS技术的微型直接甲醇燃料电池的设计与制作

 

 

摘  要

：

研制了一种硅基微型直接甲醇燃料电池，其具有结构简单、质量轻、体积小以及比能量密度高等特点．对点

型、螺旋蛇型和栅型等流场结构进行优化设计模拟，从而为燃料电池极板设计提供可靠的依据．利用 MEMS 技术完
成了这种微型直接甲醇燃料电池的制作，在对不同流场结构的实验研究中，发现栅型流场结构的微型直接甲醇燃料
电池性能要好于其他流场结构，这与仿真结果一致．在常温下，

当甲醇溶液物质的量浓度为 1.5 mol/L 时，微型直接甲

醇燃料电池最大输出功率密度为 5.9 mW/cm

2

．

 

关键词

：

硅基微型直接甲醇燃料电池；物质的量浓度；栅型流场

 

中图分类号

：

TM911.4

         

文献标志码

：

A

             

文章编号

：

1672-6030（2009）01-0076-05

 

 

Design and Fabrication of Micro Direct Methanol Fuel Cells  

Based on MEMS Technology 

 

 

 

 

 

Abstract：

A silicon-based micro direct methanol fuel cell（µDMFC）was presented in this paper，which bears the charac-

teristics of simple configuration，small size and high specific power densities. Some field configurations were optimized by 
the simulation，and reliable proofs were provided for the optimized design of the plates of µDMFC. The silicon-based 
µDMFC was accomplished using MEMS technology，and the performance of µDMFC with the parallel flow field was bet-
ter than those with the other flow fields at different flow field structures. The result is in conformity with that of the simula-
tion. The maximum output power density of the µDMFC can reach 5.9 mW/cm

2

 at room temperature when the molar con-

centration of methanol solution is 1.5 mol/L.

 

Keywords：s

ilicon-based micro direct methanol fuel cell；molar concentration；parallel flow field

 

 
    直接甲醇燃料电池（direct methanol fuel cell，
DMFC）是直接利用甲醇水溶液作为燃料、氧气或空
气作为氧化剂的一种燃料电池．甲醇在常温下为液
态，具有高能量密度和较好的能量转化效率等特 
点

[1-3]

，而且容易获得、价格便宜，是一种清洁、无污

染的绿色功率电源．燃料电池最早是由英国的 Shell
和法国的 Exxon Alsthom 于 20 世纪六七十年代提出
的

[4]

，20 世纪 90 年代以后，美国、加拿大和日本等国

家相继开展了对直接甲醇燃料电池的研究和应用方
面的探索

[5]

． 

    随着电子工业的飞速发展，各种各样的小型电子
产品相继问世，对便携式电源的小型化、轻型化的要
求也随之提出．传统的燃料电池流场极板大多采用
石墨加工制作，但石墨自身脆性的特点对加工微小沟
道尺寸带来困难．采用 MEMS 工艺技术制作微型直
接甲醇燃料电池（

µDMFC）的流场极板

[6-8]

，可以减小