矽奈米陣列結構製作與其燃料電池電極之應用

本文結合自組裝奈米球微影及光輔助電化學蝕刻兩項技術，用以製作出趨近完美排列之奈米柱狀陣列結構，以應用於直接甲醇燃料電池電極之開發，藉由電極接觸表面積之大量增加，提高觸媒催化反應效率。實驗結果證實使用薄光阻格狀結構搭配震盪塗佈法，可於2×2平方公分的試片上獲得趨近完美排列的單層奈米球。使用光輔助電化學蝕刻可製作出柱體高度為1.56μm、直徑為250nm-300nm、柱體深寬比可達6.2:1-5.2:1之奈米柱狀陣列。在燃料電池電極性能測試中，平板電極之開路電壓、極限電流密度、最大功率密度分別為105mV、0.319mA/平方公分、9.3μW/平方公分，而奈米柱狀電極最大開路電壓、極限電流密度、最大功率密度分別為280mV、1.044mA/平方公分、58.4μW/平方公分，分別為平板電極的1.98、3.27與6.3倍，顯示奈米結構可提升觸媒與燃料接觸之接觸面積，使電池性能也隨之獲得有效提升。