Fabrico de micro fuel cell utilizando processos de produção de micro eletrónica com silício

Abstract

Atualmente as células de combustíveis são consideradas o próximo passo para obtenção de energia devido à sua eficiência e baixo impacto ambiental. Os aparelhos eletrónicos têm tendência a diminuir o seu tamanho e a executar mais funções, sendo assim necessário fornecer mais energia num espaço menor. Estamos a chegar a um ponto em que necessitamos sistemas de alimentação de energia com elevada densidade, eficiência e baixo peso. É aqui que a célula de combustível pode ter um papel importante. Para se poder aplicar as células de combustível nos aparelhos eletrónicos, em sistemas de transporte e outras aplicações, é necessário que o preço da sua tecnologia baixe significativamente. Com esta dissertação procuro analisar a possibilidade da produção de células de combustível com técnicas de fabrico já existentes, utilizando os processos de micro/nano fabricação que apliquem como matéria-prima principal o silício, por ser uma das mais abundantes e mais económicas. A possibilidade de se poder utilizar o silício para fabrico das células de combustível permitirá colocar uma unidade de geração de energia nos próprios circuitos eletrónicos e fabricar módulos de células de combustíveis cada vez mais pequenas. Neste estudo foi desenvolvido o fabrico de uma micro célula de combustível sem membrana de metanol direto, aplicando as técnicas de fabrico MEMS. Para o fabrico dos canais da micro célula de combustível foi utilizado o dicing. Após o fabrico dos componentes, procedeu-se à montagem e respetivos ensaios da micro célula de combustível. Apesar de algumas anomalias no processo de fabrico (que foram reportadas), poderá concluir-se que é possível construir células de combustível utilizando o silício e o dicing.

In our days fuel cells are considered the next step for energy due to its efficiency and low environmental impact. The electronic devices tend to decrease its size, perform more functions, and provide more power in a smaller space. We get to a point where we need to supply system with high power density, efficiency and low weight. It is in this context that the fuel cell can be used. But to apply the fuel cells in electronics, transport systems and in other applications, it is necessary that the price of this technology becomes significantly lower. With this dissertation I intent to analyze the possibility of producing the fuel cell with the existing processes manufacturing techniques using micro / nano fabrication having as main raw material silicon, for being one of the most abundant and cheaper. The possibility of being able to use silicon for fabrication of fuel cells, will allow to place a unit power generation inside of electronic circuits and produce smaller fuel cell modules. In this study a micro direct methanol fuel cell was fabricated without membrane using the silicon substrate as the anode and cathode, applying the MEMS manufacturing techniques. For the manufacture of micro channel fuel cell was used dicing. After manufacture the components, we proceeded to assembly and testing of the respective micro fuel cell. In spite of some anomalies in the manufacturing process (that were reported), we concluded that it is possible to construct fuel cells using silicon and dicing process.