1.目的及意义

燃料电池是将燃料的化学能直接转化成电能的装置。燃料电池由于具有效率高，无污染，重量轻等优点，可作为便携式电子产品的小型电池，也可应用于小型集中供电供电系统，被称为21世纪的绿色保护能源，目前收到世界各国的重视，被列入未来世界十大科技之首。而质子交换膜燃料电池是应用最广，当前最受重视的一种燃料电池。

在无线通信网络高度发达的今天，便携式计算机，手机，各种灵巧机械等都需要有大功率的微型电源.常规的电池越来越不能满足发展要求，微型化燃料电池将是最有前途的轻便型电源。用在电动汽车上重达100多公斤的PEM燃料电池能缩小1000倍达 到手电筒电池的尺寸吗?至少有3个因素正鼓励研究人员去进行尝试.首 先，使用甲醇或氢气的燃料电池比普通的电池有更高的能量密度.第二， 燃料电池补充一次燃料可运行很长时间.第三，补充燃料可在几秒内完 成，不像可充电电池需要一个小时或更长时间.

事实上，燃料电池在商业上用作轻便型电源很可能快于用作电动汽 车的动力.首先轻便型电源经营上不会遇到令燃料电池汽车制造商烦恼的棘手问题，例如，司机在哪里补充和如何补充氢和甲醇燃料.未来的移 动电话用户将像用丁烷为打火机补充燃料那样，在售货亭或报刊亭购买甲醇盒就可为燃料电池补充燃料.

然而，到目前为止使用微型燃料电池的最充足的理由是成本.目前，可充电电池的成本过于昂贵，成本为1万美元/KW或更高，而典型的汽油发电机的发电成本为50美元/KW.全球有十几个小组正在寻求制造微型燃料电池的途径，大体分成两个阵营.一是将使用氢燃料的标准PEM燃料电池微型化.另一个是采用 向PEM燃料电池直接供给甲醇的方法.研究工作主要有：

1.采用微加工技术

从直接使用氢燃料的PEM入手的优点是该电池简单并已在汽车或 固定电站上运行良好.现在研究者们要做的只是缩小尺寸.凯斯西方储 备大学的杰西?温赖特对”垂直重迭”的PEM系统能否按比例缩小持怀疑态度，因为电池周围还有风扇，燃料泵和其他设备.这种系统还使用高压氢通过电池.由于用户要将它手持或放在衣袋里，高压对于袖珍设备显然是不合适的。要解决这个问题，温赖特先生的小组已采用微加工技术，即在硅泞上 加工微机械，化学和生物器件的技术.这种工艺的优点是十几个甚至几百个相同的器件可在一个硅片上同时制造。为制造微型燃料电池，研究小组在一个半导体清洁厂房内制备硅片。然后，使用半导体工业的标准光刻工艺，顺序在硅片形成燃料电池的各种组件——阴极，阳极，电介质和电流收集器.在第二个硅片蚀刻一个滑，以便让氢气进入电池，然后，两块硅片像夹层板那样密封起来。温赖特的小组目前还没想出如何分割和封装这种夹层板，以使内部 微电子器件受到保护，并使燃料电池和与它有关的传感器接触空气.这个 小组的创新是采用一种平板结构，因为它们是肩并肩地水平排放，而不是 通常的垂直迭加，因此所有阴极都暴露在空气中，而所有阳极都暴露在燃料里.这样就不需要风扇和泵，但是，暴露在空气中会影响设备自身的寿

2.解决氢的能量密度问题

对需直接供氢的PEM而言，重要的问题是氢气密度太低.压缩氢气 就出于要解决这个问题，研究人员正探索可逆性储存氢的各种形式.实验室已经证明，碳纳米管能贮存和释放大量氢气，但是要把这种可能性变成现实可能需要几十年.

2. 研究的基本内容与方案

2.研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施