[发明专利]燃料电池内部湿度-热流密度-电流密度分布测量插片

权利要求书

1.燃料电池内部湿度-热流密度-电流密度分布测量插片，包括导电基片(1)、漏缝(2)、筋(3)、湿度-热流密度-电流密度联测传感器(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：所述湿度-热流密度-电流密度联测传感器(4)设置在筋(3)上；引线(5)的一端与湿度-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，燃料电池内部湿度-热流密度-电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，其设置有湿度-热流密度-电流密度联测传感器(4)的面朝向膜电极侧并与之紧密接触；

所述湿度-热流密度-电流密度联测传感器(4)包括湿敏电容测湿单元、薄膜热流计测热流单元和电流密度测量金属镀层测电流单元，采用真空蒸发镀膜方法制作，包括十层薄膜：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(18)，作为绝缘衬底，第二层为在二氧化硅绝缘层(18)上蒸镀的厚为1.0-1.2μm的下电极铝镀层(19)，第三层为在下电极铝镀层(19)上方涂覆一层厚为0.5-1μm的高分子聚合物感湿介质层(20)，第四层为在高分子聚合物感湿介质层(20)上方蒸镀的厚为1.0-1.2μm的上电极铝镀层(21)；所述上电极铝镀层(21)、高分子聚合物感湿介质层(20)和下电极铝镀层(19)构成湿敏电容，首端为湿敏电容接线引出端(41)，其中上电极铝镀层(21)的形状为蛇形；第五层为在二氧化硅绝缘层(18)上蒸镀的厚为0.1-0.12μm的薄膜热流计铜镀层(22)，第六层为在二氧化硅绝缘层(18)上蒸镀的厚为0.1-0.12μm的薄膜热流计镍镀层(23)；所述薄膜热流计铜镀层(22)和薄膜热流计镍镀层(23)的形状为相互平行的四边形，首尾相互搭接，搭接处构成薄膜热电堆，其中包括薄膜热流计上结点(38)和薄膜热流计下结点(39)，首端为薄膜热流计接线引出端(40)；第七层为在薄膜热流计铜镀层(22)、薄膜热流计镍镀层(23)和上电极铝镀层(21)的上方蒸镀的厚为0.08-0.12μm的二氧化硅保护层(24)，第八层为在薄膜热流计上结点(38)所对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(25)，第九层为在薄膜热流计铜镀层(22)和薄膜热流计镍镀层(23)所对的二氧化硅保护层和厚热阻层的上方蒸镀一层厚为1.5-2.0μm的电流密度测量铜镀层(26)，第十层为在电流密度测量铜镀层(26)的上方蒸镀一层厚为0.1-0.12μm的电流密度测量金镀层(27)；所述电流密度测量铜镀层(26)和电流密度测量金镀层(27)相互重叠，构成电流密度测量金属镀层(42)，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端(43)；

所述薄膜热流计接线引出端(40)、湿敏电容接线引出端(41)和电流密度测量金属镀层接线引出端(43)均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层(18)的同一侧。

2.根据权利要求1所述的燃料电池内部湿度-热流密度-电流密度分布测量插片，其特征在于：所述导电基片(1)的形状可制作成方形、圆形、多边形、梯形、三角形、不规则图形；导电基片(1)上漏缝(2)的形状可为蛇形漏缝、平行漏缝、孔状漏缝、交错型漏缝。

3.根据权利要求1所述的燃料电池内部湿度-热流密度-电流密度分布测量插片，其特征在于：所述湿敏电容中上电极和下电极的金属镀层材料，还可选用金、铜、铂金属代替；所述薄膜热流计金属镀层材料中，由铜和镍组成的纯金属镀层还可以选用钨和镍、铜和钴、钼和镍、锑和钴替代，也可采用金属混合物材料如铜和康铜替代。

4.根据权利要求1所述的燃料电池内部湿度-热流密度-电流密度分布测量插片，其特征在于：所述上电极铝镀层(21)的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可为锯齿状、梳状。

5.根据权利要求1所述的燃料电池内部湿度-热流密度-电流密度分布测量插片，其特征在于：所述薄膜热流计铜镀层(22)和薄膜热流计镍镀层(23)的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可以为长条形、弧形、菱形，首尾相互搭接后形状可为锯齿形、弧形、波浪形、Z字形。