燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其是在燃料电池流场板上采用真空蒸发镀膜方法制作热流密度-电流密度联测传感器来实现燃料电池内部热流密度和电流密度的同步测量。热流密度-电流密度联测传感器是由蒸镀的七层薄膜构成：第一层为二氧化硅绝缘层，第二、三层为薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层，第四层为二氧化硅保护层，第五层为二氧化硅厚热阻层，第六、七层为电流密度测量铜镀层和电流密度测量金镀层。本发明具有结构简单，制作方便等优点，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电流密度和热流密度进行同步测量。
【专利说明】燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于燃料电池内部参数测量领域，涉及燃料电池内部局部电流密度和热流密度的测量，特别涉及燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器。
【背景技术】
[0002]燃料电池的性能是很多研究人员关注的重点，其性能的高低受许多因素的影响，如燃料电池运行工况的选取，燃料电池结构的设计，燃料电池内部参数的控制等等，而燃料电池内部运行参数的控制对于选取合理的运行工况和最佳的燃料电池结构设计具有重要的指导意义，所以燃料电池内部参数的测量研究越来越受到各国研究人员的重视。
[0003]—般燃料电池的反应物为液态或气态，这对燃料电池的密封性有很高的要求，从而导致燃料电池的结构过于紧凑，在局部甚至会出现不利于燃料电池内部热量排出的情况，从而导致燃料电池的性能下降。局部电流密度的改变是燃料电池内部许多重要参数对燃料电池性能影响的宏观体现，如反应物流量、水淹状况、接触电阻等，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，气体分布情况，指导燃料电池工况的选取。
[0004]对于电流密度和热流密度的测量，大多为单个参数的研究，比如电流密度的测量方法主要有子电池法、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特殊的加工改造或将膜电极组件进行分割，不仅加工难度大、工艺复杂、制作成本高，而且使用也不是很方便。
[0005]本发明的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器能够实现燃料电池内部电流密度和热流密度的同步测量，不需要对燃料电池的极板或流场板进行特殊的加工改造，方便了燃料电池内部电流密度和热流密度的测量；该发明结构简单、制作方便，制作成本低，适用于不同类型的燃料电池。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种在燃料电池运行的同时能同步监测燃料电池内部的电流密度和热流密度的传感器。使用该发明不需要对燃料电池的内部结构进行特殊改造，减少了电池的拆装次数，方便了燃料电池内的电流密度和热流密度的测量。
[0007]为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下:燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，包括燃料电池流场板1、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I上设有流道2和脊3，热流密度-电流密度联测传感器4设置在燃料电池流场板I两相邻流道2之间的脊3上，引线5的一端与热流密度-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I的边缘；燃料电池组装时，燃料电池流场板I上布置有热流密度-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。
[0008]所述热流密度-电流密度联测传感器4为采用真空蒸发镀膜方法在脊3上蒸镀的七层薄膜:第一层为厚0.08-0.12 μ m的二氧化硅绝缘层13，第二层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热流计铜镀层14，第三层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热流计镍镀层15 ;所述薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15的形状分别为相互平行的四边形，且首尾相互搭接，搭接处构成薄膜热电堆，其中包括薄膜热流计上结点27和薄膜热流计下结点28，首端为薄膜热流计接线引出端29 ;第四层为在薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15上方蒸镀的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅保护层16，第五层为在薄膜热流计上结点27所对应的二氧化硅镀层上方蒸镀一层厚为1.2-2.Ομπι的二氧化硅厚热阻层17，第六层为在先前镀层基础上蒸镀的一层厚为
1.5-2 μ m的电流密度测量铜镀层18，第七层为在电流密度测量铜镀层18上方蒸镀的厚为
0.1-0.12 μ m的电流密度测量金镀层19 ;所述电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层30，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端31。
[0009]所述薄膜热流计接线引出端29和电流密度测量金属镀层接线引出端31均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层13的同一侧。
[0010]热流密度-电流密度联测传感器的制作步骤包括步骤一 20、步骤二 21、步骤三22、步骤四23、步骤五24、步骤六25、步骤七26 ;具体而言，步骤一 20，根据二氧化硅绝缘层掩膜6在燃料电池流场板I两相邻流道2之间的脊3上蒸镀一层二氧化硅绝缘层13，以使热流密度-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 21，根据薄膜热流计铜镀层掩膜7在二氧化硅绝缘层13上蒸镀一层薄膜热流计铜镀层14 ;步骤三22，在二氧化硅绝缘层13上根据薄膜热流计镍镀层掩膜8蒸镀一层薄膜热流计镍镀层15 ;步骤四23，在薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15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16，其即作为薄膜热流计的保护层，又作为其薄热阻层；步骤五24，在薄膜热流计上结点27所对应的二氧化硅镀层上方根据二氧化硅厚热阻层掩膜10蒸镀一层二氧化硅厚热阻层17;步骤六25，根据电流密度测量铜镀层掩膜11在先前步骤五的基础上蒸镀一层电流密度测量铜镀层18 ;步骤七26，在电流密度测量铜镀层18上方根据电流密度测量金镀层掩膜12蒸镀一层电流密度测量金镀层19 ;由以上步骤构成热流密度-电流密度联测传感器，外接测量电路和数据采集设备即可实现对燃料电池内部热流密度和电流密度的同步测量。
[0011]所述热流密度-电流密度联测传感器4中二氧化硅绝缘层13可制作成方形、圆形、多边形、梯形、三角形、不规则图形。
[0012]所述热流密度-电流密度联测传感器4中由铜和镍组成的薄膜热流计金属镀层材料还可以选用钨和镍、铜和钴、钥和镍、锑和钴替代，也可采用金属混合物材料如铜和康铜替代。
[0013]所述热流密度-电流密度联测传感器4中薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可为长条形、弧形、菱形，相互搭接后的形状可为锯齿形、弧形、波浪形、Z字形。
[0014]所述二氧化硅厚热阻层17还可位于薄膜热流计下结点28的上方。
[0015]所述薄膜热流计中至少包括一对薄膜热流计上结点27、薄膜热流计下结点28。
[0016]所述热流密度-电流密度联测传感器4中电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状可为矩形、椭圆形、圆形、三角形、梯形、不规则图形。
[0017]所述薄膜热流计接线引出端29和电流密度测量金属镀层接线引出端31可分别相对的布置在二氧化硅绝缘层13的两侧，其形状还可制作为椭圆形、矩形、梯形、三角形。
[0018]所述引线5的宽度为0.1-0.2mm，是采用真空蒸发镀膜方法蒸镀的四层薄膜构成:第一层为厚0.08-0.12 μ m的引线二氧化硅绝缘层32，第二层为厚0.1-0.12 μ m的引线铜镀层33，第三层为厚0.1-0.12 μ m的引线金镀层34，最上一层为厚0.05-0.1 μ m的引线二氧化娃保护层35。
[0019]引线5的引线二氧化硅绝缘层32与引线铜镀层33和引线金镀层34在形状、位置和尺寸上均一致，引线二氧化硅保护层35与前三层在形状和位置上相同，但在靠近流场板边缘处，要略短于前三层。
[0020]所述燃料电池流场板I上流道2的形状可为平行流道、蛇形单通道流道、蛇形多通道流道、插指型流道流、不规则流道。
[0021 ] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
[0022]本发明的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，实现了对燃料电池内部电流密度和热流密度的同步测量。该方法结构简单，制作方便，体积小，适合于各种流道形状的燃料电池流场板，不需要对燃料电池内部结构进行特殊改造，降低了由于传感器植入而带来的燃料电池性能降低；同时该发明既能够对燃料电池内部某单一位置的电流密度和热流密度进行同步测量，还可同时对多个位置的电流密度和热流密度进行同步测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为热流密度-电流密度联测传感器在平行流道流场板上布置的主观示意图；
[0024]图2为燃料电池流场板上单个热流密度-电流密度联测传感器的主观示意图；
[0025]图3为燃料电池流场板上单个热流密度-电流密度联测传感器的制作流程图；
[0026]图4为热流密度-电流密度联测传感器引线的截面主观示意图；
[0027]图5为热流密度-电流密度联测传感器在插指型流道流场板上布置的主观示意图；
[0028]图6为热流密度-电流密度联测传感器在蛇形单通道流道流场板上布置的主观示意图；
[0029]图7为热流密度-电流密度联测传感器在蛇形多通道流道流场板上布置的主观示意图；
[0030]图中，1、燃料电池流场板，2、流道，3、脊，4、热流密度-电流密度联测传感器，5、弓丨线.-^4 ，
[0031]6-12为热流密度-电流密度联测传感器各镀层掩膜:6、二氧化硅绝缘层掩膜，7、薄膜热流计铜镀层掩膜，8、薄膜热流计镍镀层掩膜，9、二氧化硅保护层掩膜，10、二氧化硅厚热阻层掩膜，11、电流密度测量铜镀层掩膜，12、电流密度测量金镀层掩膜；
[0032]13-19为根据掩膜蒸镀的热流密度-电流密度联测传感器各个镀层:13、二氧化硅绝缘层，14、薄膜热流计铜镀层，15、薄膜热流计镍镀层，16、二氧化硅保护层，17、二氧化硅厚热阻层，18、电流密度测量铜镀层，19、电流密度测量金镀层；
[0033]20-26为热流密度-电流密度联测传感器的制作过程:20、步骤一，21、步骤二，22、步骤三，23、步骤四，24、步骤五，25、步骤六，26、步骤七；
[0034]27、薄膜热流计上结点，28、薄膜热流计下结点，29、薄膜热流计接线弓丨出端,30、电流密度测量金属镀层，31、电流密度测量金属镀层接线引出端；
[0035]32、引线二氧化硅绝缘层，33、引线铜镀层，34、引线金镀层，35、引线二氧化硅保护层。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0037]参照图1所示，本发明的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器包括燃料电池流场板1、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I上设有流道2，两相邻流道2之间设有脊3，在燃料电池流场板I两相邻流道2之间的脊3上布置有热流密度-电流密度联测传感器4，其电信号通过弓I线5进行传导，引线5的一端与热流密度-电流密度联测传感器4的接线引出端相连，另一端延伸至流场板的边缘；当组装燃料电池时，燃料电池流场板I上布置有热流密度-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。
[0038]参照图2所示，热流密度-电流密度联测传感器4是由真空蒸发镀膜方法在燃料电池流场板I的脊3上蒸镀的七层薄膜构成:第一层为厚0.08-0.12 μ m的二氧化硅绝缘层13，第二层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热流计铜镀层14，第三层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热流计镍镀层15，第四层为在所镀薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15上方蒸镀的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅保护层16，第五层为在薄膜热流计上结点27所对应的二氧化硅镀层上方蒸镀一层厚为1.2-2.0 μ m的二氧化硅厚热阻层17，第六层为在先前镀层基础上蒸镀的一层厚为
1.5-2 μ m的电流密度测量铜镀层18，第七层为在电流密度测量铜镀层18上方蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的电流密度测量金镀层19 ;由于铜和金均为热的良导体，导热系数很高，加之蒸镀的电流密度测量铜镀层和电流密度测量金镀层都很薄，因此蒸镀在薄膜热流计上层的电流密度测量金属镀层对薄膜热流计的干扰可以忽略。
[0039]薄膜热流计铜镀层14、薄膜热流计镍镀层15、二氧化硅保护层16和二氧化硅厚热阻层17构成了完整的薄膜热流计，以实现热流密度的测量，其原理为:由铜镀层和镍镀层首尾相互搭接构成热电堆，其搭接处构成薄膜热流计的上结点和下结点。由于薄膜热流计上结点和下结点上的二氧化硅镀层厚度不同，从而使热电堆产生温差电势，其与上结点和下结点上二氧化硅镀层的厚度差相关，而热流密度与温差、二氧化硅热阻层厚度差及导热系数相关，由于二氧化硅导热系数已知，故可计算出热流密度的大小。
[0040]图3为单个热流密度-电流密度联测传感器的制作流程图:6-12为热流密度-电流密度联测传感器各镀层掩膜，13-19为根据掩膜蒸镀的热流密度-电流密度联测传感器各个镀层，20-26为热流密度-电流密度联测传感器的制作过程。首先，根据二氧化硅绝缘层掩膜6在燃料电池流场板的脊3上蒸镀一层二氧化娃绝缘层13,作为传感器的绝缘衬底，从而完成步骤一 20 ;步骤二 21为根据薄膜热流计铜镀层掩膜7在二氧化硅绝缘层13上蒸镀一层薄膜热流计铜镀层14 ;同样，步骤三22为根据薄膜热流计镍镀层掩膜8在二氧化硅绝缘层13上蒸镀一层薄膜热流计镍镀层15，薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15构成薄膜热流计热电堆；步骤四23为在薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15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16，其即作为保护层以防止薄膜热流计产生的电信号受到电流密度测量金属镀层电信号的影响，又作为薄膜热流计的薄热阻层；步骤五24为在薄膜热流计上结点27所对应的二氧化硅镀层上方根据二氧化硅厚热阻层掩膜10蒸镀一层二氧化硅厚热阻层17 ;其中，薄膜热流计铜镀层14、薄膜热流计镍镀层15、二氧化硅保护层16和二氧化硅厚热阻层17构成了薄膜热流计实现了热流密度的测量；步骤六25为在先前镀层的基础上根据电流密度测量铜镀层掩膜11蒸镀一层电流密度测量铜镀层18，步骤七26为在电流密度测量铜镀层18上方根据电流密度测量金镀层掩膜12蒸镀一层电流密度测量金镀层19，电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层30，实现了电流密度的测量；由此，构成了完整的热流密度-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热流密度和电流密度的同步测量。
[0041]其中，热流密度-电流密度联测传感器的整体形状是由二氧化硅绝缘层的形状来决定的，其不仅可以制作成图3所示的方形，还可为圆形、多边形、梯形、三角形、不规则图形等其它形状。步骤二 21和步骤三22完成的薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15的形状分别为相互平行的四边形，且首尾相互搭接，构成热电堆，热电堆中至少包括一对薄膜热流计上结点27、薄膜热流计下结点28 ;薄膜热流计铜镀层14和薄膜热流计镍镀层15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、菱形等，搭接后形状可为锯齿形、弧形、波浪形、Z字形等其它形状；薄膜热流计金属镀层的材料还可为钨和镍、铜和钴、钥和镍、锑和钴等替代，也可采用金属混合物材料如铜和康铜替代。二氧化硅厚热阻层17的位置还可位于薄膜热流计下结点28的上方。步骤六25和步骤七26所完成的电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19的形状也是根据掩膜的形状而设定的，其形状不仅可为如图3所示的矩形，还可为椭圆形、圆形、三角形、梯形、不规则图形等其它形状。
[0042]薄膜热流计的首端为薄膜热流计接线引出端29，电流密度测量金属镀层的首端为电流密度测量金属镀层接线引出端31，其作用为方便与引线5相连，进行电信号的传导。薄膜热流计接线引出端29和电流密度测量金属镀层接线引出端31的形状不仅可为图3所示的形状，还可制作为椭圆形、矩形、梯形、三角形等其它形状，其位置可都布置在二氧化硅绝缘层13的同一侧，也可相对的布置在二氧化硅绝缘层13的两侧，即当薄膜热流计接线引出端29位于二氧化硅绝缘层13的上侧时，电流密度测量金属镀层接线引出端31布置在与薄膜热流计接线引出端29相对的二氧化硅绝缘层13的另一侧，以方便传感器引线5在流场板上的布置。
[0043]图4为热流密度-电流密度联测传感器引线的截面示意图，该引线5的宽度为0.1-0.2mm，是采用真空蒸发镀膜方法蒸镀的四层薄膜构成:第一层为厚0.08-0.12 μ m的引线二氧化硅绝缘层32，第二层为厚0.1-0.12μπι的引线铜镀层33，第三层为厚0.1-0.12 μπι的引线金镀层34，最上一层为厚0.05-0.1 μπι的引线二氧化硅保护层35。引线二氧化硅绝缘层32与引线铜镀层33和引线金镀层34在形状、位置和尺寸上均一致，引线二氧化硅保护层35与前三层在形状和位置上相同，但在靠近流场板边缘处，要略短于前三层，以方便与外接数据采集设备的引线连接。
[0044]图5为热流密度-电流密度联测传感器在插指型流道流场板上的布置示意图，在插指型流道流场板的脊上布置有热流密度-电流密度联测传感器4，引线5 —端与热流密度-电流密度联测传感器接线引出端相接，另一端延伸至流场板边缘。
[0045]图6为热流密度-电流密度联测传感器在蛇形单通道流道流场板上的布置示意图，在流场板的脊上布置有热流密度-电流密度联测传感器4，引线5 —端与热流密度-电流密度联测传感器接线引出端相接，另一端延伸至流场板边缘。
[0046]图7为热流密度-电流密度联测传感器在蛇形多通道流道流场板上的布置示意图，在流场板的脊上布置有热流密度-电流密度联测传感器4，引线5 —端与热流密度-电流密度联测传感器接线引出端相接，另一端延伸至流场板边缘。
[0047]采用本发明的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，将薄膜热流计和电流密度测量金属镀层集成在一个传感器测头之上，实现了对燃料电池内部电流密度和热流密度的同步测量；该方法结构简单，制作方便，不需要对燃料电池流场板或极板进行特殊改造，简化了燃料电池内部参数的测量步骤。
【权利要求】
1.燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，包括燃料电池流场板(I)、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(I)上设有流道(2)和脊(3)，热流密度-电流密度联测传感器(4)设置在燃料电池流场板(I)两相邻流道(2)之间的脊(3)上，引线(5)的一端与热流密度-电流密度联测传感器⑷的接线引出端相接，另一端延伸至燃料电池流场板(I)的边缘；燃料电池组装时，燃料电池流场板(I)上布置有热流密度-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；其特征在于: 所述热流密度-电流密度联测传感器(4)为采用真空蒸发镀膜方法在脊(3)上蒸镀的七层薄膜:第一层为厚0.08-0.12 μ m的二氧化硅绝缘层(13)，第二层为蒸镀在二氧化硅绝缘层(13)上厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热流计铜镀层(14)，第三层为蒸镀在二氧化硅绝缘层(13)上厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热流计镍镀层(15);所述薄膜热流计铜镀层(14)和薄膜热流计镍镀层(15)的形状分别为相互平行的四边形，且首尾相互搭接，搭接处构成薄膜热电堆，其中包括薄膜热流计上结点(27)和薄膜热流计下结点(28)，首端为薄膜热流计接线引出端(29);第四层为在薄膜热流计铜镀层(14)和薄膜热流计镍镀层(15)上方蒸镀的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅保护层(16)，第五层为在薄膜热流计上结点(27)所对应的二氧化硅镀层上方蒸镀一层厚为1.2-2.0 μ m的二氧化硅厚热阻层(17)，第六层为在先前镀层基础上蒸镀的一层厚为1.5-2 μ m的电流密度测量铜镀层(18)，第七层为在电流密度测量铜镀层(18)上方蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的电流密度测量金镀层(19);所述电流密度测量铜镀层(18)和电流密度测量金镀层(19)相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层(30)，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端(31)； 所述薄膜热流计接线引出端(29)和电流密度测量金属镀层接线引出端(31)均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层(13)的同一侧。 热流密度-电流密度联测传感器的制作步骤包括步骤一(20)、步骤二(21)、步骤三(22)、步骤四(23)、步骤五(24)、步骤六(25)、步骤七(26);具体而言，步骤一(20)，根据二氧化硅绝缘层掩膜(6)在燃料电池流场板(I)两相邻流道(2)之间的脊(3)上蒸镀一层二氧化硅绝缘层(13)，以使热流密度-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(21)，根据薄膜热流计铜镀层掩膜(7)在二氧化硅绝缘层(13)上蒸镀一层薄膜热流计铜镀层(14);步骤三(22)，在二氧化硅绝缘层(13)上根据薄膜热流计镍镀层掩膜(8)蒸镀一层薄膜热流计镍镀层(15);步骤四(23)，在薄膜热流计铜镀层(14)和薄膜热流计镍镀层(15)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(16)，其即作为薄膜热流计的保护层，又作为其薄热阻层；步骤五(24)，在薄膜热流计上结点(27)所对应的二氧化硅镀层上方根据二氧化硅厚热阻层掩膜(10)蒸镀一层二氧化硅厚热阻层(17);步骤六(25)，根据电流密度测量铜镀层掩膜(11)在先前步骤五的基础上蒸镀一层电流密度测量铜镀层(18);步骤七(26)，在电流密度测量铜镀层(18)上方根据电流密度测量金镀层掩膜(12)蒸镀一层电流密度测量金镀层(19);由以上步骤构成热流密度-电流密度联测传感器，外接测量电路和数据采集设备即可实现对燃料电池内部热流密度和电流密度的同步测量。
2.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述热流密度-电流密度联测传感器(4)中二氧化硅绝缘层(13)可制作成方形、圆形、多边形、梯形、三角形、不规则图形。
3.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述热流密度-电流密度联测传感器(4)中由铜和镍组成的薄膜热流计金属镀层材料还可以选用钨和镍、铜和钴、钥和镍、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热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述热流密度-电流密度联测传感器(4)中薄膜热流计铜镀层(14)和薄膜热流计镍镀层(15)的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可为长条形、弧形、菱形，相互搭接后的形状可为锯齿形、弧形、波浪形、Z字形。
5.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述二氧化硅厚热阻层(17)还可位于薄膜热流计下结点(28)的上方。
6.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述薄膜热流计中至少包括一对薄膜热流计上结点(27)、薄膜热流计下结点(28)。
7.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述热流密度-电流密度联测传感器(4)中电流密度测量铜镀层(18)和电流密度测量金镀层(19)的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状可为矩形、椭圆形、圆形、三角形、梯形、不规则图形。
8.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述薄膜热流计接线引出端(29)和电流密度测量金属镀层接线引出端(31)可分别相对的布置在二氧化硅绝缘层(13)的两侧，其形状还可制作为椭圆形、矩形、梯形、三角形。
9.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述引线(5)的宽度为0.1-0.2mm，是采用真空蒸发镀膜方法蒸镀的四层薄膜构成:第一层为厚0.08-0.12 μ m的引线二氧化硅绝缘层(32)，第二层为厚0.1-0.12 μ m的引线铜镀层(33)，第三层为厚0.1-0.12 μ m的引线金镀层(34)，最上一层为厚0.05-0.1 μ m的引线二氧化娃保护层(35)； 引线(5)的引线二氧化硅绝缘层(32)与引线铜镀层(33)和引线金镀层(34)在形状、位置和尺寸上均一致，引线二氧化硅保护层(35)与前三层在形状和位置上相同，但在靠近流场板边缘处，要略短于前三层。
10.根据权利要求1所述的燃料电池内部热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于:所述燃料电池流场板(I)上流道(2)的形状可为平行流道、蛇形单通道流道、蛇形多通道流道、插指型流道流、不规则流道。
【文档编号】G01R31/36GK104360277SQ201410638211
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】郭航, 王政, 叶芳, 马重芳 申请人:北京工业大学