[发明专利]一种燃料电池元器件及其热布局方法

说明书

本发明提供一种燃料电池元器件及其热布局方法。器件包括：阴极极板、膜电极、阳极极板、燃料储存腔、阴极板极、阳极板极；膜电极位于阴极极板和阳极极板之间；阴极发热丝嵌于阴极极板上，阳极发热丝嵌于阳极极板上。方法包括：确定要布局的燃料电池元器件数量及其尺寸、燃料电池元器件以外电子器件数量及其尺寸、电路板尺寸；建立适应度函数；对燃料电池元器件和其他电子器件所能布局的最优坐标进行初步判定；寻找能够使燃料电池元器件总温度最优的基础上所有电子器件的最优坐标；根据寻找到的最优坐标，在电路板上为燃料电池元器件和其他电子器件进行布局。本发明更好地适应针对燃料电池元器件的热布局。

技术领域

本发明涉及燃料电池和集成电路热布局技术领域。具体是一种燃料电池元器件及其热布局优化方法。

背景技术

燃料电池是一种电化学的发电装置，通过电化学反应将燃料的化学能转化为电能。如今已有很多类型的燃料电池在研究开发，包括固体氧化物燃料电池(SOFC)、氢燃料电池(RFC)、甲醇燃料电池(DMFC)。相比传统干电池、铅蓄电池、锂电池，燃料电池具有能量密度高、清洁环保、无需等待充电等优点，且不受卡诺循环效应的限制，效率高。而且，不同类型的燃料电池各有不同的优点，比如：甲醇燃料电池使用甲醇作为燃料，具有燃料来源丰富、价格低廉、操作方便和易于小型化等优点；固体氧化物燃料电池能够在高温高压环境中稳定运行。由于这些突出的优点，燃料电池技术的研究与开发备受各国政府与公司的关注，被认为是21世纪首选的、洁净的、高效的发电技术。燃料电池的研究与开发，不仅有利于能源工业和电池工业的发展，而且必将推动电子工业、材料工业、医疗通讯等领域的技术进步，对提高资源利用率和解决环境污染问题等国家战略需求具有重要意义。

近年来，燃料电池技术发展迅速，各国政府加大对燃料电池的扶持和资助力度，资金投入不断加大，市场快速扩张。燃料电池的研究开发主要集中在固定电源、交通运输和便携式电源这三大类，虽然有人做了在印刷电路板上级联燃料电池极板构成电池组的尝试，但鲜有人涉足把燃料电池做成电子元器件而应用于集成电路中的研究。随着微电子机械系统(MEMS)不断地发展，燃料电池做得越来越精密和微小，很多研究机构积极投入到燃料电池微尺度的研究分析，不断提高燃料电池在微小时的性能。这使得燃料电池做成新型的电子元器件成为可能，并能应用在集成电路中实现为集成电路提供驱动和电源等功能，致使燃料电池在集成电路上的应用是未来燃料电池发展的重要方向。

与燃料电池类似，这些年来，集成电路和电子元器件也快速发展，一块印刷电路板(PCB)上集成的元器件越来越多。元器件工作时会在PCB板上产生热量，导致器件升温，各个元器件的温度会互相影响，进而影响整个电路板的性能，所以元器件的布局一直是很重要的问题。燃料电池的温度一直是影响燃料电池输出性能的重要因素，常温下燃料电池很难达到最佳工作温度，其布局对温度有一定的影响，不同的环境下需要确定对燃料电池采取升温布局还是降温布局。以DMFC应用在多器件电路板中为例，其最佳温度在40℃到85℃之间，常温下无法达到最佳工作温度，但应用于集成电路中，可利用集成电路中其他器件产生的余热，通过布局优化，使工作性能更佳。无论是在PCB板上级联极板的燃料电池，还是新型的燃料电池元器件，好的热布局都能够使他们发挥更好的效能，使燃料电池和整体电路运行得更顺畅、节能、持久。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种燃料电池元器件及其热布局方法。

本发明的技术方案如下：

一种燃料电池元器件，包括：阴极极板、膜电极、阳极极板、燃料储存腔、阴极板极、阳极板极；膜电极位于阴极极板和阳极极板之间；

还包括：阴极发热丝、阳极发热丝；阴极发热丝嵌于阴极极板上，阳极发热丝嵌于阳极极板上。