[發(fā)明專利]燃料電池內(nèi)部溫度-電流密度聯(lián)測傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410637399.4
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104359573A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 郭航;王政;葉芳;馬重芳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01R19/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.燃料電池內(nèi)部溫度-電流密度聯(lián)測傳感器，包括燃料電池流場板(1)、溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)、引線(5)，在燃料電池流場板(1)上設有流道(2)和脊(3)，溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)設置在燃料電池流場板(1)兩相鄰流道(2)之間的脊(3)上，引線(5)的一端與溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)的接線引出端相接，另一端延伸至燃料電池流場板(1)的邊緣；燃料電池組裝時，燃料電池流場板(1)上布置有溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)的面朝向燃料電池膜電極側(cè)并與之緊密接觸；其特征在于：

所述溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)為采用真空蒸發(fā)鍍膜方法在脊(3)上蒸鍍的六層薄膜：第一層為厚0.08-0.12μm的二氧化硅絕緣層(12)，第二層為蒸鍍在二氧化硅絕緣層(12)上厚為0.1-0.12μm的薄膜熱電偶銅鍍層(13)，第三層為蒸鍍在二氧化硅絕緣層(12)上厚為0.1-0.12μm的薄膜熱電偶鎳鍍層(14)；所述薄膜熱電偶銅鍍層(13)和薄膜熱電偶鎳鍍層(14)的形狀為長條形，中間相互搭接，搭接處構(gòu)成薄膜熱電偶熱端結(jié)點(25)，首端為薄膜熱電偶接線引出端(24)；第四層為在薄膜熱電偶金屬鍍層上方蒸鍍的厚為0.08-0.12μm的二氧化硅保護層(15)，第五層為在二氧化硅保護層(15)上方蒸鍍的厚為1.5-2.0μm的電流密度測量銅鍍層(16)，第六層為在電流密度測量銅鍍層(16)上方蒸鍍的厚為0.1-0.12μm的電流密度測量金鍍層(17)；所述電流密度測量銅鍍層(16)和電流密度測量金鍍層(17)構(gòu)成了電流密度測量金屬鍍層(26)，首端為電流密度測量金屬鍍層接線引出端(27)；

所述薄膜熱電偶接線引出端(24)和電流密度測量金屬鍍層接線引出端(27)均制作成圓形，且均布置于二氧化硅絕緣層(12)的同一側(cè)。

溫度-電流密度聯(lián)測傳感器的制作步驟包括步驟一(18)、步驟二(19)、步驟三(20)、步驟四(21)、步驟五(22)、步驟六(23)；具體而言，步驟一(18)，根據(jù)二氧化硅絕緣層掩膜(6)在燃料電池流場板(1)兩相鄰流道(2)之間的脊(3)上蒸鍍一層二氧化硅絕緣層(12)，以使溫度-電流密度聯(lián)測傳感器的金屬鍍層與燃料電池流場板絕緣；步驟二(19)，在二氧化硅絕緣層(12)上根據(jù)薄膜熱電偶銅鍍層掩膜(7)蒸鍍一層薄膜熱電偶銅鍍層(13)；步驟三(20)，根據(jù)薄膜熱電偶鎳鍍層掩膜(8)在二氧化硅絕緣層(12)上蒸鍍一層薄膜熱電偶鎳鍍層(14)；步驟四(21)，在薄膜熱電偶銅鍍層(13)和薄膜熱電偶鎳鍍層(14)的上方根據(jù)二氧化硅保護層掩膜(9)蒸鍍一層二氧化硅保護層(15)，以使薄膜熱電偶與電流密度測量金屬鍍層之間充分的絕緣；步驟五(22)，在二氧化硅保護層(15)的上方根據(jù)電流密度測量銅鍍層掩膜(10)蒸鍍一層電流密度測量銅鍍層(16)；步驟六(23)，在電流密度測量銅鍍層(16)上方根據(jù)電流密度測量金鍍層掩膜(11)蒸鍍一層電流密度測量金鍍層(17)；由以上步驟構(gòu)成溫度-電流密度聯(lián)測傳感器，其外接測量電路和數(shù)據(jù)采集設備即可實現(xiàn)對燃料電池內(nèi)部溫度和電流密度的同步測量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部溫度-電流密度聯(lián)測傳感器，其特征在于：所述溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)中的二氧化硅絕緣層(12)可制作成方形、圓形、多邊形、梯形、三角形、不規(guī)則圖形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部溫度-電流密度聯(lián)測傳感器，其特征在于：所述薄膜熱電偶金屬鍍層材料中，由銅和鎳組成的純金屬鍍層還可以選用鎢和鎳、銅和鈷、鉬和鎳、銻和鈷替代，也可采用金屬混合物材料如銅和康銅替代。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部溫度-電流密度聯(lián)測傳感器，其特征在于：所述溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)中薄膜熱電偶銅鍍層和薄膜熱電偶鎳鍍層的形狀是根據(jù)掩膜的形狀而設定的，其形狀還可以為橢圓形、弧形、波浪形、菱形以及不規(guī)則形狀，相互搭接后的形狀可為弧形、波浪形、鋸齒形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部溫度-電流密度聯(lián)測傳感器，其特征在于：所述溫度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)中電流密度測量銅鍍層和電流密度測量金鍍層的形狀是根據(jù)掩膜的形狀而設定的，其形狀可為方形、圓形、橢圓形，梯形。