[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

摘要

燃料电池内部湿度-热流密度-电流密度分布测量插片，是燃料电池内部湿度、热流密度和电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，并在筋上布置有湿度-热流密度-电流密度联测传感器；湿度-热流密度-电流密度联测传感器采用真空蒸发镀膜方法制作，包括十层薄膜。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湿度分布、热流密度分布和电流密度分布的同步在线测量，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。