關(guān)于計算機(jī)的論文一種新型筆記本電腦用直接甲醇燃料電池的設(shè)計

1、關(guān)于計算機(jī)的論文：一種新型筆記本電腦用直接甲醇燃料電池的設(shè)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(shè)計，介紹了電池的組成及其零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).該設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單、加注燃料方便、排氣功能好等優(yōu)點(diǎn).關(guān)鍵詞： 直接甲醇燃料電池（DMFC）；結(jié)構(gòu)設(shè)計；管狀膜電極組件；筆記本電腦1總體方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1設(shè)計方案為保證通用性及互換性，所設(shè)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(shù)為：N10.8/0.618個.1.2總體結(jié)構(gòu)受筆記

2、本電池倉尺寸的限制，管狀結(jié)構(gòu)MEA的內(nèi)徑取10mm，MEA的長度為20mm154mm，寬為67mm，高為29mm.2部件及零件設(shè)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(wǎng)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(jìn)行焊接，使每個電池單元組件都能方便替換.根據(jù)以上所述的設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)置了9條導(dǎo)軌式的槽，方便安裝與拆卸；沿槽身方向，在箱體前后兩壁設(shè)有電池單元組件的安裝孔；在箱體頂部四周設(shè)置1mm×1mm的槽，左右兩側(cè)分別設(shè)有兩個凹坑，分別與頂蓋相應(yīng)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(nèi)部上方設(shè)置一圈長方形的凸臺、內(nèi)部左右兩側(cè)分別設(shè)有兩個凸臺，分別與箱體相應(yīng)位置配合，起到密封和鎖緊作用；其上部設(shè)有排氣口及加料口，為節(jié)約空間以及使電池結(jié)構(gòu)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(shè)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(cè)的串聯(lián)連接件安裝位置造型，電池背側(cè)也采用串聯(lián)連接件依次串聯(lián)電池單元組件，構(gòu)成一個完整的串聯(lián)回路，達(dá)到10.8V的設(shè)計要求，兩端用導(dǎo)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(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電的，需設(shè)計燃料的加注裝置；同時，由于電池的陽極（燃料側(cè)）在發(fā)電過程中會產(chǎn)生一定量的二氧化碳?xì)怏w，需要設(shè)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?xì)怏w方式實(shí)現(xiàn)排氣，該結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜且占用空間較大，故本設(shè)計將二者合二為一，設(shè)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(jīng)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(fù)使用壽命較長，張閉次數(shù)可達(dá)到萬次以上而不會漏氣漏水.當(dāng)電池內(nèi)部氣體壓強(qiáng)沒有達(dá)到設(shè)定值時，排氣元件處于閉合狀態(tài)，隔絕電池內(nèi)部與空氣的接觸，防止甲醇有毒氣體向空氣中揮發(fā).當(dāng)電池內(nèi)部壓強(qiáng)達(dá)到設(shè)定值時，排氣元件球面形狀的四片硅膠片自動張開排氣結(jié)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(jìn)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?xì)怏w壓力過大沖擊排氣元件

6、，使其壽命縮短或產(chǎn)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(jié)構(gòu)，在塞子和支撐體上對應(yīng)設(shè)置了自卡緊結(jié)構(gòu)，利用塑料件間的彈性進(jìn)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(jié)構(gòu)排氣無需經(jīng)過復(fù)雜程序，而且空間占用率較少，符合電池設(shè)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(shè)計要求，打開燃料加注裝置，通過進(jìn)料口向電池陽極側(cè)加注甲醇電解液后再蓋緊燃料加注裝置，空氣從電池兩側(cè)的通氣孔自由進(jìn)入電池陰極側(cè)，連接外部負(fù)載，即可工作. 發(fā)電過程中陽極側(cè)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w首先是自儲存于電池陽極側(cè)空間內(nèi)，當(dāng)氣體壓力達(dá)到

7、設(shè)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(dāng)電池不工作時，排氣元件會自動關(guān)閉，隔絕內(nèi)部燃料與外部空氣接觸.發(fā)電過程中會產(chǎn)生熱量，同時筆記本電腦元件工作也會產(chǎn)生一部分熱量，使陰極側(cè)產(chǎn)生的水以氣態(tài)方式排出.4結(jié)語該筆記本電腦用DMFC主要采用PTEF結(jié)構(gòu)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(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單、加注燃料方便、排氣功能好等優(yōu)點(diǎn)，同時兼顧了通用性與互換性.參考文獻(xiàn)：1Chang I，Ha S，

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