燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片的制作方法
【专利摘要】燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，是燃料电池内部温度、湿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，并在筋上布置有温度-湿度-电流密度联测传感器；温度-湿度-电流密度联测传感器采用真空蒸发镀膜方法制作，包括九层薄膜。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。本发明可实现燃料电池内部温度分布、湿度分布和电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。
【专利说明】燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，属于燃料电池检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]燃料电池受温度、湿度、气体流量、压力等多种因素的影响，通过监测燃料电池内部温度、湿度和电流密度的分布情况，能够反映出多种影响因素对燃料电池性能影响的机理，并为优化燃料电池的结构和选取合适的燃料电池运行工况提供依据。
[0003]燃料电池内部温度场的均匀程度与内部热量传递的顺畅与否和膜电极电化学反应速率的快慢都息息相关；湿度的高低不仅影响燃料电池中质子交换膜的质子传递能力，还对燃料电池在运行过程中凝结水排出有很大影响；电流密度能够反映出燃料电池内部气体浓度、凝结水、接触电阻等参数的变化情况。
[0004]由此可以看出，对燃料电池内部温度、湿度和热流密度进行测量很有必要。对于温度测量，传统的测量方法大多是将热电偶、热电阻或微型温度传感器植入燃料电池内或与燃料电池的膜电极热压成一体，这些方法大多需要对燃料电池的流场板或极板进行特殊改造，加工复杂；与燃料电池膜电极热压成一体，容易对膜电极的性能产生影响，同时制作成本高。对于湿度测量，方法有通过在燃料电池流场板上开孔，植入湿度传感器来对燃料电池内部的湿度进行测量，该方法需要对燃料电池的流场板进行特殊的加工改造，加工难度大，且对燃料电池的密封性有一定的破坏性；另外，还有采用刻蚀工艺制作湿度传感器以植入燃料电池内部进行湿度测量的方法。电流密度的测量，方法主要有子电池法、膜电极分割法、磁环组法等，大多需要对燃料电池的极板进行特殊改造，制作复杂，加工难度大。
[0005]同时，若分别对温度、湿度和电流密度的分布进行测量，需要对燃料电池进行多次拆装以安装多组测量传感器，同时需要对燃料电池的结构进行特殊的改造。由于燃料电池的性能的影响因素非常多，多次的拆装或结构的改变都会对其性能有很大的影响，也使得前后数据对比缺乏准确性。
[0006]本发明在导电基片的筋上布置温度-湿度-电流密度联测传感器，在不影响燃料电池运行和改变燃料电池结构的情况下，实现了同步在线测量燃料电池内部温度分布、湿度分布和电流密度分布，减少了对燃料电池的拆装次数，从而保证了燃料电池性能的稳定。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种能同步在线测量燃料电池内部温度、湿度和电流密度分布的装置。该装置可作为独立构件安装于燃料电池内部，结构简单，制作方便，无需对燃料电池内部结构进行特殊改造，减少了燃料电池的拆装次数，保证了燃料电池性能的稳定。
[0008]为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下:燃料电池内部温度-湿度-电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-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I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；所述温度-湿度-电流密度联测传感器4设置在筋3上；引线5的一端与温度-湿度-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I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I四周，用以将导电基片I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-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，其设置有温度-湿度-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。
[0009]所述温度-湿度-电流密度联测传感器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，包括九层薄膜:第一层为蒸镀在筋3上的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅绝缘层17，作为绝缘衬底，第二层为在二氧化硅绝缘层17上蒸镀的厚为1.0-1.2 μ m的下电极铝镀层18，第三层为在下电极铝镀层18上方涂覆一层厚为0.5-1 μ m的高分子聚合物感湿介质层19，第四层为在高分子聚合物感湿介质层19上方蒸镀的厚为1.0-1.2 μ m的上电极铝镀层20 ;所述上电极铝镀层20、高分子聚合物感湿介质层19和下电极铝镀层18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20的形状为蛇形；第五层为在二氧化硅绝缘层17上蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热电偶铜镀层21，第六层为在二氧化硅绝缘层17上蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热电偶镍镀层22 ;所述薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层
22构成了薄膜热电偶，首端为薄膜热电偶接线引出端36，薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22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35 ;第七层为在上电极铝镀层20、薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22的上方蒸镀的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅保护层23，第八层为在薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22所在的二氧化硅保护层23的上方蒸镀一层厚为1.5-2.0 μ m的电流密度测量铜镀层24，第九层为在电流密度测量铜镀层24的上方蒸镀一层厚为0.1-0.12 μ m的电流密度测量金镀层25 ;所述电流密度测量铜镀层24和电流密度测量金镀层25相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层38，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端39。
[0010]所述薄膜热电偶接线引出端36、湿敏电容接线引出端37和电流密度测量金属镀层接线引出端39均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层17的同一侧。
[0011]所述导电基片I的形状可制作成方形、圆形、多边形、梯形、三角形、不规则图形。
[0012]所述导电基片I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。
[0013]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、钼金属代替。
[0014]所述上电极铝镀层20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。
[0015]所述测温单元薄膜热电偶中，由铜和镍组成的纯金属镀层还可以选用钨和镍、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。
[0016]所述薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可以为椭圆形、弧形、波浪形、菱形以及不规则形状，相互搭接后的形状可为弧形、波浪形、锯齿形。
[0017]所述电流密度测量铜镀层24和电流密度测量金镀层25的形状是根据掩膜的形状而设定的，可为矩形、椭圆形、圆形、三角形、梯形、不规则图形。
[0018]所述薄膜热电偶接线引出端36、湿敏电容接线引出端37和电流密度测量金属镀层接线引出端39的形状还可为椭圆形、矩形、梯形、三角形，其位置还可相对的布置在二氧化硅绝缘层17的两侧。
[0019]所述引线5的宽度为0.1-0.2mm，在导电基片I的边缘处进行放大，形成引脚6。
[0020]引线5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40，第二层为厚0.1-0.12μπι的引线铜镀层41，第三层为厚0.1-0.12 μ m的引线金镀层42，最上一层为厚0.05-0.1 μ m的引线二氧化硅保护层43 ;其中，在引脚6处不蒸镀引线二氧化硅保护层。
[0021 ] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
[0022]本发明可作为独立的构件安装在燃料电池流场板和膜电极之间，在不影响反应物向膜电极方向的扩散的同时实现对燃料电池内部温度分布、湿度分布和电流密度分布的同步在线测量；该装置的使用不需要对燃料电池流场板或极板等其他结构进行特殊改造，降低了由测量装置的植入对燃料电池性能的影响；同时，该装置结构简单，制作方便，适用范围广，可适配于各种流道形状的燃料电池，如平行流道、蛇形流道、交错型流道或其它不规则流道形状。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布平行漏缝测量插片主观示意图；
[0024]图2为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片上单个温度-湿度-电流密度联测传感器的主观示意图；
[0025]图3为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片上单个温度-湿度-电流密度联测传感器的制作流程图；
[0026]图4为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片上温度-湿度-电流密度联测传感器引线的截面主观示意图；
[0027]图5为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布交错漏缝测量插片主观示意图；
[0028]图6为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布蛇形单漏缝测量插片主观示意图；
[0029]图7为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布蛇形双漏缝测量插片主观示意图；
[0030]图中，1、导电基片，2、漏缝，3、筋，4、温度-湿度-电流密度联测传感器，5、引线，6、引脚，7、定位孔；
[0031]8-16为温度-湿度-电流密度联测传感器各层掩膜:8、二氧化硅绝缘层掩膜，9、下电极铝镀层掩膜，10、高分子聚合物感湿介质层掩膜，11、上电极铝镀层掩膜，12、薄膜热电偶铜镀层掩膜，13、薄膜热电偶镍镀层掩膜，14、二氧化硅保护层掩膜，15、电流密度测量铜镀层掩膜，16、电流密度测量金镀层掩膜；
[0032]17-25为根据掩膜制作的温度-湿度-电流密度联测传感器各膜层:17、二氧化硅绝缘层，18、下电极铝镀层，19、高分子聚合物感湿介质层，20、上电极铝镀层，21、薄膜热电偶铜镀层，22、薄膜热电偶镍镀层，23、二氧化硅保护层，24、电流密度测量铜镀层，25、电流密度测量金镀层；
[0033]26-34为温度-湿度-电流密度联测传感器的制作步骤:26、步骤一，27、步骤二，28、步骤三，29、步骤四，30、步骤五，31、步骤六，32、步骤七，33、步骤八，34、步骤九；
[0034]35、薄膜热电偶热端结点，36、薄膜热电偶接线引出端，37、湿敏电容接线引出端，38、电流密度测量金属镀层，39、电流密度测量金属镀层接线弓I出端；
[0035]40、引线二氧化硅绝缘层，41、引线铜镀层，42、弓丨线金镀层，43、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温度-湿度-电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-电流密度联测传感器4、引线5、引脚6、定位孔7 ；漏缝2和筋3设置在导电基片I上，其与被测燃料电池流场板上的流道和脊在形状和尺寸上相同，位置相互对应，在筋3上布置有温度-湿度-电流密度联测传感器4 ;引线5 —端与温度-湿度-电流密度联测传感器4相连，另一端延伸至导电基片I的边缘，用于传递温度-湿度-电流密度联测传感器4产生的电信号；引脚6布置在导电基片I的边缘并与引线5相连；在导电基片的四周布置有定位孔7，方便该温度-湿度-电流密度分布测量插片与燃料电池流场板的定位和固定。为与被测燃料电池的形状相匹配，导电基片I的形状可制作成方形、圆形、多边形、梯形、三角形等。测量时将该测量插片植入燃料电池流场板和膜电极组件之间，通过定位孔7将其固定在燃料电池流场板上，布置有温度-湿度-电流密度联测传感器4的面朝向燃料电池膜电极组件方向，并与膜电极组件紧密接触，漏缝2与燃料电池流场板上的流道相对应，筋3与燃料电池流场板上的脊相对应，以使测量插片的植入不影响反应物向膜电极方向的扩散。同时，布置在测量插片上的温度-湿度-电流密度联测传感器4对燃料电池内部的温度、湿度和电流密度进行测量，产生的电信号通过引线5传递至引脚6，数据采集设备的数据输入端与引脚6相连即可采集到测量插片输出的电信号，并计算分析出燃料电池内部温度分布、湿度分布和电流密度分布。
[0038]参照图2所示，本发明所述的温度-湿度-电流密度联测传感器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而成，包括九层薄膜:第一层为蒸镀在导电基片I两相邻漏缝2之间的筋3上的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅绝缘层17，作为绝缘衬底，第二层为在二氧化硅绝缘层17上蒸镀的厚为1.0-1.2μπι的下电极铝镀层18，第三层为在下电极铝镀层18上方涂覆一层厚为0.5-1 μ m的高分子聚合物感湿介质层19，第四层为在高分子聚合物感湿介质层19上方蒸镀的厚为1.0-1.2μπι的上电极铝镀层20，第五层为在二氧化硅绝缘层17上蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热电偶铜镀层21，第六层为在二氧化硅绝缘层17上蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热电偶镍镀层22，第七层为在上电极铝镀层20、薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22的上方蒸镀的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅保护层23，第八层为在薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22所在的二氧化硅保护层23的上方蒸镀一层厚为1.5-2.0ym的电流密度测量铜镀层24，第九层为在电流密度测量铜镀层24的上方蒸镀一层厚为0.1-0.12 μ m的电流密度测量金镀层25。
[0039]图3为单个温度-湿度-电流密度联测传感器的制作流程图:8-16为温度-湿度-电流密度联测传感器各层掩膜，17-25为根据掩膜制作的温度-湿度-电流密度联测传感器各膜层，26-34为温度-湿度-电流密度联测传感器的制作步骤。首先在导电基片I的筋3上根据二氧化硅绝缘层掩膜8蒸镀一层二氧化硅绝缘层17，作为传感器的绝缘衬底，与导电基片充分绝缘，完成步骤一 26 ;步骤二 27为在二氧化硅绝缘层17上根据下电极铝镀层掩膜9蒸镀一层下电极铝镀层18，步骤三28为根据高分子聚合物感湿介质层掩膜10在下电极铝镀层18上方涂覆一层高分子聚合物感湿介质层19，步骤四29为在高分子聚合物感湿介质层19的上方根据上电极铝镀层掩膜11蒸镀一层上电极铝镀层20 ;下电极铝镀层18、高分聚合物感湿介质层19和上电极铝镀层20构成了湿敏电容，实现了湿度的测量；步骤五30为根据薄膜热电偶铜镀层掩膜12在二氧化硅绝缘层16上蒸镀一层薄膜热电偶铜镀层21，步骤六31为根据薄膜热电偶镍镀层掩膜13在二氧化硅绝缘层16上蒸镀一层薄膜热电偶镍镀层22 ;薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22构成了薄膜热电偶，从而实现了温度测量；步骤七32为在上电极铝镀层20、薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22的上方根据二氧化硅保护层掩膜14蒸镀一层二氧化硅保护层23 ;步骤八33为在薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22所对的二氧化硅保护层23上方，根据电流密度测量铜镀层掩膜15，蒸镀一层电流密度测量铜镀层24 ;步骤九34为在电流密度测量铜镀层24的上方，根据电流密度测量金镀层掩膜16，蒸镀一层电流密度测量金镀层25 ;电流密度测量铜镀层24和电流密度测量金镀层25相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层38，从而实现了电流密度的测量；由以上步骤构成温度-湿度-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温度、湿度和电流密度的同步测量。
[0040]步骤二 27和步骤四29完成的湿敏电容上电极和下电极的金属镀层材料还可选用金、铜、钼等其他金属替代；其中，湿敏电容上电极铝镀层20的形状是根据掩膜的形状而设定的，不仅可为图3所示的蛇形，还可为锯齿状、梳状等其他形状。步骤五30和步骤六31完成的薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22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35 ;薄膜热电偶铜镀层21和薄膜热电偶镍镀层22的形状根据掩膜的不同而不同，还可为椭圆形、弧形、波浪形、菱形以及不规则形状等其它形状，相互搭接后的形状可为弧形、波浪形、锯齿形等，薄膜热电偶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。步骤八33和步骤九34完成的电流密度测量铜镀层24和电流密度测量金镀层25的形状是根据掩膜的形状而设定的，还可为矩形、椭圆形、圆形、三角形、梯形、不规则图形等其它形状。
[0041]薄膜热电偶的首端为薄膜热电偶接线引出端36，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39，湿敏电容的首端为湿敏电容接线引出端37，其作用为方便与引线5相连，进行电信号的传导。薄膜热电偶接线引出端36、湿敏电容接线引出端37和电流密度测量金属镀层接线引出端39的形状不仅可为图3所示的形状，还可为椭圆形、矩形、梯形、三角形等其它形状，其位置可均布置在二氧化硅绝缘层17的同一侧，也可相对的布置在二氧化硅绝缘层17的两侧，以方便传感器引线5在导电基片上的布置。
[0042]图4为温度-湿度-电流密度联测传感器引线的截面示意图，引线5的宽度为0.1-0.2mm，在导电基片I的边缘处进行放大，形成引脚6，以方便与外接测量电路及设备进行连接。该引线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40，第二层为厚0.1-0.12μπι的引线铜镀层41，第三层为厚0.l-0.12 μ m的引线金镀层42，最上一层为厚0.05-0.1 μ m的引线二氧化硅保护层43 ;其中，在引脚6处不蒸镀引线二氧化硅保护层。
[0043]图5为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布交错漏缝测量插片主观示意图，其导电基片I上的漏缝2和筋3与交错型流道流场板上的流道和脊相互对应，两相邻漏缝2之间的筋3上布置有温度-湿度-电流密度联测传感器4，引线5的一端与温度-湿度-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I的外边缘并放大形成引脚6，用于温度-湿度-电流密度联测传感器4电信号的传递。
[0044]图6为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布蛇形单漏缝测量插片主观示意图，其导电基片I上的漏缝2和筋3与蛇形单通道流场板上的流道和脊相互对应，两相邻漏缝2之间的筋3上布置有温度-湿度-电流密度联测传感器4，引线5的一端与温度-湿度-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I的外边缘并放大形成引脚6，用于温度-湿度-电流密度联测传感器4电信号的传递。
[0045]图7为燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布蛇形双漏缝测量插片主观示意图，其导电基片I上的漏缝2和筋3与蛇形双通道流场板上的流道和脊相互对应，两相邻漏缝2之间的筋3上布置有温度-湿度-电流密度联测传感器4，引线5的一端与温度-湿度-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I的外边缘并放大形成引脚6，用于温度-湿度-电流密度联测传感器4电信号的传递。
[0046]采用本发明的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，能够在燃料电池运行的同时实现对其内部温度分布、湿度分布和电流密度分布的同步测量；该测量装置与被测燃料电池独立，不需要对燃料电池的结构进行特殊改造，结构简单，制作方便，使用范围广。
【权利要求】
1.燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，包括导电基片(I)、漏缝(2)、筋(3)、温度-湿度-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(I)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-电流密度联测传感器(4)设置在筋⑶上；引线(5)的一端与温度-湿度-电流密度联测传感器⑷的接线引出端相接，另一端延伸至导电基片(I)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(I)四周，用以将导电基片(I)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-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，其设置有温度-湿度-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； 所述温度-湿度-电流密度联测传感器(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，包括九层薄膜:第一层为蒸镀在筋(3)上的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅绝缘层(17)，作为绝缘衬底，第二层为在二氧化硅绝缘层(17)上蒸镀的厚为1.0-1.2μπι的下电极铝镀层(18)，第三层为在下电极铝镀层(18)上方涂覆一层厚为0.5-1 μ m的高分子聚合物感湿介质层(19)，第四层为在高分子聚合物感湿介质层(19)上方蒸镀的厚为1.0-1.2μπι的上电极铝镀层(20);所述上电极铝镀层(20)、高分子聚合物感湿介质层(19)和下电极铝镀层(18)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(20)的形状为蛇形；第五层为在二氧化硅绝缘层(17)上蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热电偶铜镀层(21)，第六层为在二氧化硅绝缘层(17)上蒸镀的厚为0.1-0.12 μ m的薄膜热电偶镍镀层(22);所述薄膜热电偶铜镀层(21)和薄膜热电偶镍镀层(22)构成了薄膜热电偶，首端为薄膜热电偶接线引出端(36)，薄膜热电偶铜镀层(21)和薄膜热电偶镍镀层(22)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(35);第七层为在上电极铝镀层(20)、薄膜热电偶铜镀层(21)和薄膜热电偶镍镀层(22)的上方蒸镀的厚为0.08-0.12 μ m的二氧化硅保护层(23)，第八层为在薄膜热电偶铜镀层(21)和薄膜热电偶镍镀层(22)所在的二氧化硅保护层(23)的上方蒸镀一层厚为1.5-2.0ym的电流密度测量铜镀层(24)，第九层为在电流密度测量铜镀层(24)的上方蒸镀一层厚为0.1-0.12 μ m的电流密度测量金镀层(25);所述电流密度测量铜镀层(24)和电流密度测量金镀层(25)相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层(38)，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端(39)； 所述薄膜热电偶接线引出端(36)、湿敏电容接线引出端(37)和电流密度测量金属镀层接线引出端(39)均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层(17)的同一侧。
2.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述导电基片(I)的形状可制作成方形、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温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述导电基片(I)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。
4.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-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、钼金属代替。
5.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述上电极铝镀层(20)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。
6.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述测温单元薄膜热电偶中，由铜和镍组成的纯金属镀层还可以选用钨和镍、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。
7.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述薄膜热电偶铜镀层(21)和薄膜热电偶镍镀层(22)的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可以为椭圆形、弧形、波浪形、菱形以及不规则形状，相互搭接后的形状可为弧形、波浪形、锯齿形。
8.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述电流密度测量铜镀层(24)和电流密度测量金镀层(25)的形状是根据掩膜的形状而设定的，可为矩形、椭圆形、圆形、三角形、梯形、不规则图形。
9.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述薄膜热电偶接线引出端(36)、湿敏电容接线引出端(37)和电流密度测量金属镀层接线引出端(39)的形状还可为椭圆形、矩形、梯形、三角形，其位置还可相对的布置在二氧化硅绝缘层(17)的两侧。
10.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-湿度-电流密度分布测量插片，其特征在于:所述引线(5)的宽度为0.1-0.2mm，在导电基片(I)的边缘处进行放大，形成引脚(6)； 引线(5)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(40)，第二层为厚0.1-0.12 μ m的引线铜镀层(41)，第三层为厚.0.1-0.12 μ m的引线金镀层(42)，最上一层为厚0.05-0.1ym的引线二氧化硅保护层(43)；其中，在引脚(6)处不蒸镀引线二氧化硅保护层。
【文档编号】G01R31/36GK104360272SQ201410636219
【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