利用ＭＥＭＳ制作微型便攜燃料電池

前言

便攜式電子產品大多使用鋰離子電池或是鎳氫電池，不過目前鋰離子電池的能量密度發展已經接近理論極限，比較之下燃料電池還有極大的能量密度發展空間，例如甲醇與相同體積鋰離子電池蓄電量比較，甲醇擁有20倍左右的發熱量，若以20％的電力轉換效率，它可以產生數倍的電氣能量，此外燃料電池不需要冗長的充電時間，而且對資源回收與削減電池使用量都具有正面貢獻，因此微型燃料電池的發展受到全球重視。

便攜式電子產品用微型燃料電池主要分成：被動與主動式直接甲醇(Methan01)燃料電池(DMFC，Direct Methanol Fuel Cell)和附設燃料改質器高分子電解質燃料電池(PEFC，Polymer Electrolyte Fuel Cell)兩種。本文介紹利用MEMS技術制作閥、改質器、噴射器等微型燃料電池組件，以及微型燃料電池的發展動向。

DMFC分成被動式與主動式兩種，主動式DMFC提供空氣與燃料電池，結構上幾乎沒有任何動態組件，具體方法首先將混合比例調整過的甲醇水溶液注入燃料槽內，接著利用毛細管現象將燃料輸送到電池，此時為獲得高能量密度，常用手段是提高甲醇水溶液的濃度，然而如此一來甲醇從陽極通過高分子電解質膜層(PEM，Polymer Electrolyte Membrane)到陰極時，滲出“Methanol Cross Over”現象非常嚴重，該現象電氣上相當于燃料電池內部短路，因此輸出與效率會大幅下跌。

主動式DMFC則使用泵(Pump)、閥(Value)等動態組件，將空氣與燃料輸送到電池。圖1是主動式DMFC系統結構，具體方法首先將濃度接近100％的甲醇注入燃料槽內，再用水稀釋后輸送到電池，甲醇水溶……