[发明专利]燃料电池内部温度-湿度-热流密度分布测量插片

摘要

燃料电池内部温度-湿度-热流密度分布测量插片，是燃料电池内部温度、湿度和热流密度分布的测量装置，其在导电基片上设置有与燃料电池流场板流道和脊相对应的漏缝和筋，并在筋上布置有温度-湿度-热流密度联测传感器；温度-湿度-热流密度联测传感器采用真空蒸发镀膜方法制作，包括八层薄膜。引线也采用真空蒸发镀膜方法制作，用于传递电信号，其延伸至流场板边缘处时放大形成引脚，以方便与外接数据采集设备相连。本发明实现了对燃料电池内部温度分布、湿度分布和热流密度分布的同步在线测量；该装置独立于燃料电池，无需对燃料电池的结构进行特殊改造，可适配于平行流道、蛇形流道、交错型流道或其他流道形状的燃料电池流场板。

主权项

燃料电池内部温度‑湿度‑热流密度分布测量插片，包括导电基片(1)、漏缝(2)、筋(3)、温度‑湿度‑热流密度联测传感器(4)、引线(5)、定位孔(7)；所述漏缝(2)、筋(3)设置在导电基片(1)上，筋(3)位于两相邻漏缝(2)之间，漏缝(2)和筋(3)的形状和尺寸分别与燃料电池流场板上流道和脊的形状和尺寸相同，漏缝(2)和筋(3)的位置分别与燃料电池流场板流道和脊相对应；其特征在于：所述温度‑湿度‑热流密度联测传感器(4)设置在筋(3)上；引线(5)的一端与温度‑湿度‑热流密度联测传感器(4)的接线引出端相接，另一端延伸至导电基片(1)的边缘并放大形成引脚(6)；定位孔(7)对称、均匀设置在导电基片(1)四周，用以将导电基片(1)固定在燃料电池流场板上；燃料电池组装时，燃料电池内部温度‑湿度‑热流密度分布测量插片布置在燃料电池流场板与膜电极中间，其设置有温度‑湿度‑热流密度联测传感器(4)的面朝向膜电极侧并与之紧密接触；所述温度‑湿度‑热流密度联测传感器(4)包括薄膜热电偶测温单元、湿敏电容测湿单元和薄膜热流计测热流单元，采用真空蒸发镀膜方法制作，包括八层薄膜：第一层为蒸镀在筋(3)上的厚为0.08‑0.12μm的二氧化硅绝缘层(16)，作为绝缘衬底，第二层为在二氧化硅绝缘层(16)上蒸镀的厚为1.0‑1.2μm的下电极铝镀层(17)，第三层为在下电极铝镀层(17)上方涂覆一层厚为0.5‑1μm的高分子聚合物感湿介质层(18)，第四层为在高分子聚合物感湿介质层(18)上方蒸镀的厚为1.0‑1.2μm的上电极铝镀层(19)；所述上电极铝镀层(19)、高分子聚合物感湿介质层(18)和下电极铝镀层(17)构成了湿敏电容，首端为湿敏电容接线引出端(37)，其中上电极铝镀层(19)的形状为蛇形；第五层为在二氧化硅绝缘层(16)上蒸镀的厚为0.1‑0.12μm的铜镀层(20)，第六层为在二氧化硅绝缘层(16)上蒸镀的厚为0.1‑0.12μm的镍镀层(21)；所述铜镀层(20)同时包括薄膜热电偶铜镀层和薄膜热流计铜镀层；所述镍镀层(21)同时包括薄膜热电偶镍镀层和薄膜热流计镍镀层；所述薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层的形状为长条形，中间相互搭接，搭接处构成薄膜热电偶热端结点(32)，首端为薄膜热电偶接线引出端(33)；所述薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层的形状为相互平行的四边形，首尾相互搭接，搭接处构成热电堆，其中包括薄膜热流计上结点(34)和薄膜热流计下结点(35)，首端为薄膜热流计接线引出端(36)；第七层为在上电极铝镀层(19)、铜镀层(20)和镍镀层(21)上方蒸镀的厚为0.08‑0.12μm的二氧化硅保护层(22)，第八层为在薄膜热流计上结点(34)所对应二氧化硅镀层的上方蒸镀一层厚为1.2‑2.0μm的二氧化硅厚热阻层(23)；所述薄膜热电偶接线引出端(33)、薄膜热流计接线引出端(36)和湿敏电容接线引出端(37)均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层(16)的同一侧。