[发明专利]燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池内部参数测量领域，涉及燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的测量，特别涉及燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器。

背景技术

燃料电池技术是氢能利用中的一种先进的技术，如何提高燃料电池的性能是研究人员所重点关注的。影响燃料电池性能的某些因素都能通过一些内部参数所反映出来，如局部电流密度、温度、热流密度等。

当燃料电池的结构设计不合理时，会影响燃料电池内部热量的排出，从而造成内部温度场的不均匀，而不均匀的温度场又会影响膜电极上的电化学反应，从而影响燃料电池的性能。在大电流密度放电时，如果燃料电池结构不合理，导致热量在某一局部区域聚集，造成局部温度异常升高，则过高的温度会使燃料电池的膜电极失效。燃料电池内部的局部电流密度能够反映出反应物流量、水淹状况、接触电阻等因素对燃料电池性能的影响，通过测量燃料电池内部的局部电流密度可以预测燃料电池内部的水淹情况，气体分别情况，指导燃料电池工况的选取。

对于燃料电池内部参数的测量研究大多集中在单一参数的研究，如温度的测量，传统的方法主要是将微型温度传感器、热电偶或热电阻埋入燃料电池的流道中，或与燃料电池的膜电极热压为一体，这些方法不仅加工制作困难，而且测温元件的植入也破坏了燃料电池整体结构的气密性，甚至降低了膜电极的活性面积，进而影响到了燃料电池的性能；电流密度测量，主要方法有子电池法、局部膜电极法、磁环组法等，这些方法大多需要对燃料电池的极板或流场板进行加工改造或分割膜电极组件，加工难度大、工艺复杂、制作成本高。而随着燃料电池研究的深入，单一参数的测量已不能满足研究的需要，需要测量多个参数进行统一考量，若对每种参数进行逐一测量，将会使工作时间大大增加，同时也增加了燃料电池的拆装次数，从而破坏了燃料电池性能的稳定，也降低了燃料电池所测数据的真实性。

本发明的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器能够实现燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的同步测量，而不需要对燃料电池的极板或流场板进行特殊的加工改造，也减少了燃料电池的拆装次数，从而方便了燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的测量；该发明结构简单、制作方便，适用于各种流道形状的燃料电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感器具有同步测量燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的功能。该发明采用真空蒸发镀膜方法制作，结构简单，制作方便，使用该发明减少了燃料电池的拆装次数，降低了多种参数测量传感器的植入对燃料电池性能的破坏，方便了燃料电池内部多参数的测量研究。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，包括燃料电池流场板1、温度-热流密度-电流密度联测传感器4、引线5，在燃料电池流场板1上设有流道2和脊3，温度-热流密度-电流密度联测传感器4设置在燃料电池流场板1两相邻流道2之间的脊3上，引线5的一端与温度-热流密度-电流密度联测传感器4的接线引出端相接，另一端延伸至燃料电池流场板1的边缘；燃料电池组装时，燃料电池流场板1上布置有温度-热流密度-电流密度联测传感器4的面朝向燃料电池膜电极侧并与之紧密接触。