[发明专利]燃料电池内部温度-电流密度联测传感器

摘要

燃料电池内部温度-电流密度联测传感器，是采用真空蒸发镀膜技术蒸镀的六层薄膜构成：第一层为二氧化硅绝缘层，第二、三层为薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层，第四层为二氧化硅保护层，第五、六层为电流密度测量铜镀层和电流密度测量金镀层，其引线也采用真空蒸发镀膜技术制作。本发明能够实现对燃料电池内部温度和电流密度的同步在线测量，无需对燃料电池的内部结构进行特殊改造；其具有结构简单，制作方便，体积小等优点，适用于各种流道形状的燃料电池流场板，能对燃料电池内部单一位置或多个位置的温度和电流密度进行同步测量。

主权项

燃料电池内部温度‑电流密度联测传感器，包括燃料电池流场板(1)、温度‑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‑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‑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‑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；其特征在于：所述温度‑电流密度联测传感器(4)为采用真空蒸发镀膜方法在脊(3)上蒸镀的六层薄膜：第一层为厚0.08‑0.12μm的二氧化硅绝缘层(12)，第二层为蒸镀在二氧化硅绝缘层(12)上厚为0.1‑0.12μm的薄膜热电偶铜镀层(13)，第三层为蒸镀在二氧化硅绝缘层(12)上厚为0.1‑0.12μm的薄膜热电偶镍镀层(14)；所述薄膜热电偶铜镀层(13)和薄膜热电偶镍镀层(14)的形状为长条形，中间相互搭接，搭接处构成薄膜热电偶热端结点(25)，首端为薄膜热电偶接线引出端(24)；第四层为在薄膜热电偶金属镀层上方蒸镀的厚为0.08‑0.12μm的二氧化硅保护层(15)，第五层为在二氧化硅保护层(15)上方蒸镀的厚为1.5‑2.0μm的电流密度测量铜镀层(16)，第六层为在电流密度测量铜镀层(16)上方蒸镀的厚为0.1‑0.12μm的电流密度测量金镀层(17)；所述电流密度测量铜镀层(16)和电流密度测量金镀层(17)构成了电流密度测量金属镀层(26)，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端(27)；所述薄膜热电偶接线引出端(24)和电流密度测量金属镀层接线引出端(27)均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层(12)的同一侧。温度‑电流密度联测传感器的制作步骤包括步骤一(18)、步骤二(19)、步骤三(20)、步骤四(21)、步骤五(22)、步骤六(23)；具体而言，步骤一(18)，根据二氧化硅绝缘层掩膜(6)在燃料电池流场板(1)两相邻流道(2)之间的脊(3)上蒸镀一层二氧化硅绝缘层(12)，以使温度‑电流密度联测传感器的金属镀层与燃料电池流场板绝缘；步骤二(19)，在二氧化硅绝缘层(12)上根据薄膜热电偶铜镀层掩膜(7)蒸镀一层薄膜热电偶铜镀层(13)；步骤三(20)，根据薄膜热电偶镍镀层掩膜(8)在二氧化硅绝缘层(12)上蒸镀一层薄膜热电偶镍镀层(14)；步骤四(21)，在薄膜热电偶铜镀层(13)和薄膜热电偶镍镀层(14)的上方根据二氧化硅保护层掩膜(9)蒸镀一层二氧化硅保护层(15)，以使薄膜热电偶与电流密度测量金属镀层之间充分的绝缘；步骤五(22)，在二氧化硅保护层(15)的上方根据电流密度测量铜镀层掩膜(10)蒸镀一层电流密度测量铜镀层(16)；步骤六(23)，在电流密度测量铜镀层(16)上方根据电流密度测量金镀层掩膜(11)蒸镀一层电流密度测量金镀层(17)；由以上步骤构成温度‑电流密度联测传感器，其外接测量电路和数据采集设备即可实现对燃料电池内部温度和电流密度的同步测量。