New type of micro-bipolar plate for micro-fuel cells using LIGA technology together with improved and cost-effective electroplating processes for PCBs

A new type of micro-bipolar plate for micro-fuel cells was developed. This micro-bipolar plate was realised using LIGA technology (laser lithography system) together with improved electroplating processes for printed circuit boards (copper, nickel, gold) to produce micro-fuel cells with reduced precious metal loading, increased activity and durability, lower weight and negligible corrosion, and, in addition, lower production cost.     

无掩模定域性电沉积三维微结构的工艺研究

在无掩模定域性电沉积增材制造三维金属微结构的工艺试验过程中,针对成型质量、速度与可重复性的基本要求,采用控制单一变量法和正交实验法研究了极间电压、脉冲占空比、极间距等主要工艺参数对实验结果的影响。研究结果表明:极间电压的大小对微区域电沉积速率一致性、脉冲电流占空比对微沉积速率大小、极间距大小对微沉积区域电场线分布均有不同程度的影响。通过正交实验优化得到的工艺参数为:极间电压2 V、脉冲电流占空比0.4、极间距20 μm、脉冲频率2 kHz,三坐标工作台X和Y轴移动速度均为1 μm/s、Z轴移动速度5 μm/s。通过优化工艺参数取得较好的沉积效果,沉积速率可达300 μm³/s,获得的镍质简单三维微结构,最大深宽比12∶1。     

脉冲电压幅值与电解液流动状态对无掩模定域性电沉积微镍柱的影响

为探究脉冲电压幅值与电解液流动状态对无掩模定域性电沉积微镍柱的影响,采用体视显微镜和扫描电子显微镜SEM对电沉积的微镍柱进行观察、检测,并计算了平均沉积直径和速率。在实验的基础上通过控制变量法研究了脉冲电压幅值与电解液流动状态对沉积微镍柱平均直径、平均沉积速率和表面形貌的影响。研究表明,当脉冲电压幅值在3.8~4.4 V时,电压幅值越大,微镍柱沉积速率越大,表面形貌越粗糙;平均沉积直径和速率会随电解液流动状态变化而发生改变,当流量在0.025~0.25 mm³/s时,沉积速率随电解液流量的增加而加快;电压由3.8 V增至4.4 V时,液滴、微液滴和微射流状态下微镍柱沉积直径增大,冲击射流状态下微镍柱直径则先增大后减小且微镍柱顶部呈明显的尖锥状并在镍柱周边存在"毛刺";微镍柱的表面形貌随电解液流动状态的不同而不同,大流量喷射(0.25 mm³/s)条件下,微镍柱表面更平整、致密。