關于計算機的論文一種新型筆記本電腦用直接甲醇燃料電池的設計

1、關于計算機的論文：一種新型筆記本電腦用直接甲醇燃料電池的設計摘 要： 簡述一種新型筆記本電腦用直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）的設計，介紹了電池的組成及其零部件的結構特點.該設計具有結構簡單、加注燃料方便、排氣功能好等優(yōu)點.關鍵詞： 直接甲醇燃料電池（DMFC）；結構設計；管狀膜電極組件；筆記本電腦1總體方案及結構設計1.1設計方案為保證通用性及互換性，所設計的DMFC總體尺寸與某款筆記本電腦電池倉尺寸相符，DMFC單電池的工作電壓為0.6V，該款筆記本電腦電池電壓為10.8V，共需要的單電池個數為：N10.8/0.618個.1.2總體結構受筆記

2、本電池倉尺寸的限制，管狀結構MEA的內徑取10mm，MEA的長度為20mm154mm，寬為67mm，高為29mm.2部件及零件設計2.1電池單元組件由于具有密封性、抗腐蝕性要求，所以整個支撐件采用PTEF（聚四氟乙烯）材料為主體，而為了電極間能較方便地連接，所以將連接電池間陰極和陽極的鈦網層成型在支撐件中，使之成為一個通用模塊，從而形成一組通用組件，方便出現(xiàn)故障時維修替換.連接件之間均采用過盈配合，而不進行焊接，使每個電池單元組件都能方便替換.根據以上所述的設計思路，最終確定的電池單元組件剖視圖如圖2所示，其中1為陰極連接件，2為管狀電極，3為中間連接件，4為管狀電極，5為陽極連接件.2.2箱

3、體箱體結構也采用PTFE材料，為了電池單元的定位與移動的方便，在箱體底部設置了9條導軌式的槽，方便安裝與拆卸；沿槽身方向，在箱體前后兩壁設有電池單元組件的安裝孔；在箱體頂部四周設置1mm×1mm的槽，左右兩側分別設有兩個凹坑，分別與頂蓋相應位置配合.具體造型如圖3所示.2.3頂蓋頂蓋亦采用PTFE材料，內部上方設置一圈長方形的凸臺、內部左右兩側分別設有兩個凸臺，分別與箱體相應位置配合，起到密封和鎖緊作用；其上部設有排氣口及加料口，為節(jié)約空間以及使電池結構更加緊湊，所以將之合并為一個孔，此孔起到排氣和加料的作用，同時也起到了排污作用；兩邊設有的通氣孔與箱體電池單元組件安裝孔的位置和大小

4、匹配.具體造型見圖4.2.4串聯(lián)連接件圖5為去掉頂蓋后電池前側的串聯(lián)連接件安裝位置造型，電池背側也采用串聯(lián)連接件依次串聯(lián)電池單元組件，構成一個完整的串聯(lián)回路，達到10.8V的設計要求，兩端用導線引出，供電給筆記本電腦.串聯(lián)連接件如圖6所示.2.5燃料加注及排氣裝置由于電池是通過加注燃料的方式實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電的，需設計燃料的加注裝置；同時，由于電池的陽極（燃料側）在發(fā)電過程中會產生一定量的二氧化碳氣體，需要設計排氣裝置.通常采用單向閥作為燃料加注裝置，并通過定期釋放二氧化碳氣體方式實現(xiàn)排氣，該結構比較復雜且占用空間較大，故本設計將二者合二為一，設計成為一個整體，稱為燃料加注及排氣裝置，如圖7所示，其

5、中1為塞子，2為支撐體，3為排氣元件.圖7中塞子外徑與頂蓋的燃料加注孔相匹配，采取過盈配合，方便燃料的加注；經比較分析后，采用硅膠材料作為排氣裝置的排氣元件,因為硅膠的重復使用壽命較長，張閉次數可達到萬次以上而不會漏氣漏水.當電池內部氣體壓強沒有達到設定值時，排氣元件處于閉合狀態(tài)，隔絕電池內部與空氣的接觸，防止甲醇有毒氣體向空氣中揮發(fā).當電池內部壓強達到設定值時，排氣元件球面形狀的四片硅膠片自動張開排氣結束后自動閉合.圖8所示為排氣元件排氣狀態(tài)造型，圖7中支撐體采用PTFE材料，主要起到支撐硅膠排氣元件和與排污塞子進行連接的作用，下部的4個小孔起到緩沖作用，防止二氧化碳氣體壓力過大沖擊排氣元件

6、，使其壽命縮短或產生移位.此外，由于排氣元件是易損件，所以為了能方便更換排氣元件，支撐件與塞子之間采用可拆卸的結構，在塞子和支撐體上對應設置了自卡緊結構，利用塑料件間的彈性進行拆裝；排氣元件的高度大于塞子與支撐件的配合高度，利用硅膠的彈性起到密封的作用.此結構排氣無需經過復雜程序，而且空間占用率較少，符合電池設計的要求.3工作原理介紹圖9所示為電池的工作原理圖，按設計要求，打開燃料加注裝置，通過進料口向電池陽極側加注甲醇電解液后再蓋緊燃料加注裝置，空氣從電池兩側的通氣孔自由進入電池陰極側，連接外部負載，即可工作. 發(fā)電過程中陽極側產生的二氧化碳氣體首先是自儲存于電池陽極側空間內，當氣體壓力達到

7、設計值時，排氣元件會自動張開，從電池上部排氣裝置自行排出；當電池不工作時，排氣元件會自動關閉，隔絕內部燃料與外部空氣接觸.發(fā)電過程中會產生熱量，同時筆記本電腦元件工作也會產生一部分熱量，使陰極側產生的水以氣態(tài)方式排出.4結語該筆記本電腦用DMFC主要采用PTEF結構材料，其主要部件包括電池單元組件、箱體、頂蓋、連接裝置、燃料加注及排氣裝置等，其中電池單元組件由陰極連接件、管狀電極、中間連接件、管狀電極和陽極連接件5部分依次安裝組成，燃料加注及排氣裝置由塞子、排氣元件和支撐體組成.該設計具有結構簡單、加注燃料方便、排氣功能好等優(yōu)點，同時兼顧了通用性與互換性.參考文獻：1Chang I，Ha S，

8、Kim S，et al.Operational condition analysis for vaporfed direct methanol fuel cellsJ.Journal of Power Sources，2009，188（1）:205212.2張健，尹鴿平，賴勤志.直接甲醇燃料電池在筆記本電腦中的應用J.電池工業(yè)，2007，11（3）:189192.3Gamburzev S，Appleby A J.Recent progress in performance improvement of the proton exchange membrane fuel cell（PEMFC）J

9、.Journal of Power Sources，2002，107（1）:512.4黃明宇，倪紅軍，周一丹，等.質子交換膜燃料電池的研究與應用J.南通大學學報（自然科學版），2005，4（4），1013.5劉建國，衣寶廉，魏昭彬.直接甲醇燃料電池的原理、進展和主要技術問題J.電源技術，2001，25（5）:363366.6Kamarudin S K，Daud W R W，Ho S L，et al.Overview on the challenges and developments of microdirect methanol fuelcells（DMFC）J.Journal of Power S