燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片的制作方法
【專利摘要】燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，是燃料電池內(nèi)部濕度分布和電流密度分布的測量裝置，其在導(dǎo)電基片上設(shè)置有與燃料電池流場板流道和脊相對(duì)應(yīng)的漏縫和筋，并在筋上布置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器；濕度-電流密度聯(lián)測傳感器采用真空蒸發(fā)鍍膜方法制作，包括七層薄膜。引線也采用真空蒸發(fā)鍍膜方法制作，用于傳遞電信號(hào)，其延伸至流場板邊緣處時(shí)放大形成引腳，以方便與外接數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料電池內(nèi)部濕度分布和電流密度分布的同步在線測量；該裝置獨(dú)立于燃料電池，無需對(duì)燃料電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊改造，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，使用范圍廣，可適配于平行流道、蛇形流道、交錯(cuò)型流道或其他流道形狀的燃料電池流場板。
【專利說明】燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，屬于燃料電池檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著燃料電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，其內(nèi)部濕度和局部電流密度也會(huì)發(fā)生變化。在起始階段，質(zhì)子交換膜未被潤濕，影響了質(zhì)子在質(zhì)子交換膜內(nèi)的傳遞，從而需要增加反應(yīng)氣體的濕度，以充分潤濕質(zhì)子交換膜；而隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，若燃料電池內(nèi)部濕度過高將會(huì)阻礙燃料電池內(nèi)部凝結(jié)水的排出；凝結(jié)水的多少還會(huì)對(duì)燃料電池內(nèi)部接觸電阻產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致局部電流密度發(fā)生改變；通過對(duì)電流密度的監(jiān)測，還可以反映出燃料電池內(nèi)部氣體濃度的變化情況。
[0003]通過測量燃料電池內(nèi)部濕度和電流密度分布的測量，有助于燃料電池運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)，以使燃料電池保持高性能運(yùn)行。
[0004]測量電流密度的方法有子電池法、膜電極分割法、磁環(huán)組法等，大多需要對(duì)燃料電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，制作復(fù)雜；濕度的測量可通過在燃料電池內(nèi)部植入商業(yè)濕度傳感器進(jìn)行測量，但也需要對(duì)燃料電池的流場板進(jìn)行改造，工序復(fù)雜，成本高；同時(shí)，分別對(duì)燃料電池內(nèi)部的濕度和電流密度測量，還需要對(duì)燃料電池進(jìn)行多次拆裝，這也破壞了燃料電池測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0005]本發(fā)明是在導(dǎo)電基片上布置若干濕度-電流密度聯(lián)測傳感器，構(gòu)成濕度-電流密度分布測量插片，實(shí)現(xiàn)了同步在線測量燃料電池內(nèi)部濕度分布和電流密度分布；該測量裝置獨(dú)立于被測燃料電池，無需對(duì)燃料電池進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，減少了對(duì)燃料電池的拆裝次數(shù)，從而保證了燃料電池性能的穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能同步在線測量燃料電池內(nèi)部濕度分布和電流密度分布的裝置。該裝置可作為獨(dú)立構(gòu)件安裝于燃料電池內(nèi)部，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，無需對(duì)燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊改造，簡化了燃料電池內(nèi)部濕度和電流密度分布測量的步驟。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，包括導(dǎo)電基片1、漏縫2、筋3、濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4、引線5、定位孔7 ；所述漏縫2、筋3設(shè)置在導(dǎo)電基片I上，筋3位于兩相鄰漏縫2之間，漏縫2和筋3的形狀和尺寸分別與燃料電池流場板上流道和脊的形狀和尺寸相同，漏縫2和筋3的位置分別與燃料電池流場板流道和脊相對(duì)應(yīng)；所述濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4設(shè)置在筋3上；引線5的一端與濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4的接線引出端相接，另一端延伸至導(dǎo)電基片I的邊緣并放大形成引腳6 ;定位孔7對(duì)稱、均勻設(shè)置在導(dǎo)電基片I四周，用以將導(dǎo)電基片I固定在燃料電池流場板上；燃料電池組裝時(shí)，燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片布置在燃料電池流場板與膜電極中間，其設(shè)置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4的面朝向膜電極側(cè)并與之緊密接觸。
[0008]所述濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4包括濕敏電容測濕單元和電流密度金屬鍍層測電流單元，采用真空蒸發(fā)鍍膜方法制作，包括七層薄膜:第一層為蒸鍍?cè)诮?上的厚為0.08-0.12 μ m的二氧化硅絕緣層15，第二層為在二氧化硅絕緣層15上蒸鍍的厚為1.0-1.2 μ m的下電極鋁鍍層16，第三層為在下電極鋁鍍層16上方涂覆一層厚為0.5-1 μ m的高分子聚合物感濕介質(zhì)層17，第四層為在高分子聚合物感濕介質(zhì)層17上方蒸鍍的厚為
1.0-1.2μπι的上電極鋁鍍層18 ;所述上電極鋁鍍層18、高分子聚合物感濕介質(zhì)層17和下電極鋁鍍層16構(gòu)成了濕敏電容，首端為濕敏電容接線引出端31，其中上電極鋁鍍層18的形狀為蛇形；第五層為在二氧化硅絕緣層15上蒸鍍的厚為1.5-2.Ομπι的電流密度測量銅鍍層19，第六層為在電流密度測量銅鍍層19上蒸鍍的厚為0.1-0.12 μ m的電流密度測量金鍍層20 ;所述電流密度測量銅鍍層19和電流密度測量金鍍層20相互重疊，構(gòu)成了電流密度測量金屬鍍層29，首端為電流密度測量金屬鍍層接線引出端30 ;第七層為在濕敏電容上電極鋁鍍層18的上方蒸鍍的厚為0.08-0.12 μ m的二氧化硅保護(hù)層21。
[0009]所述濕敏電容接線引出端31和電流密度測量金屬鍍層接線引出端30均制作成圓形，且均布置于二氧化硅絕緣層15的同一側(cè)。
[0010]所述導(dǎo)電基片I的形狀可制作成方形、圓形、多邊形、梯形、三角形、不規(guī)則圖形。
[0011]所述導(dǎo)電基片I上漏縫2的形狀可為蛇形漏縫、平行漏縫、孔狀漏縫、交錯(cuò)型漏縫。
[0012]所述濕敏電容上下電極的金屬鍍層材料，還可選用金、銅、鉬金屬代替。
[0013]所述上電極鋁鍍層18的形狀是根據(jù)掩膜的形狀而設(shè)定的，其形狀還可為鋸齒狀、梳狀。
[0014]所述電流密度測量銅鍍層19和電流密度測量金鍍層20的形狀是根據(jù)掩膜的形狀而設(shè)定的，其形狀可為矩形、橢圓形、圓形、三角形、梯形、不規(guī)則圖形。
[0015]所述電流密度測量金屬鍍層接線引出端30和濕敏電容接線引出端31的形狀還可為橢圓形、矩形、梯形、三角形，其位置可分別相對(duì)的布置在二氧化硅絕緣層15的兩側(cè)。
[0016]所述引線5的寬度為0.1-0.2mm，在導(dǎo)電基片I的邊緣處進(jìn)行放大，形成引腳6。
[0017]引線5是采用真空蒸發(fā)鍍膜方法蒸鍍的四層薄膜構(gòu)成:第一層為厚0.08-0.12 μ m的引線二氧化硅絕緣層32，第二層為厚0.1-0.12μπι的引線銅鍍層33，第三層為厚
0.1-0.12 μ m的引線金鍍層34，最上一層為厚0.05-0.1 μ m的引線二氧化硅保護(hù)層35 ;其中，在引腳6處不蒸鍍引線二氧化硅保護(hù)層。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0019]本發(fā)明是在導(dǎo)電基片上布置有與被測燃料電池流場板上流道和脊相對(duì)應(yīng)的漏縫和筋，并在筋上布置有若干濕度-電流密度聯(lián)測傳感器，由此構(gòu)成燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片；該發(fā)明裝置不影響反應(yīng)物向膜電極方向地?cái)U(kuò)散，可在燃料電池運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池內(nèi)部濕度和電流密度分布的同步測量；與燃料電池組裝時(shí)，該發(fā)明裝置布置于燃料電池流場板和膜電極中間，其結(jié)構(gòu)獨(dú)立于被測燃料電池，不需要對(duì)燃料電池流場板或極板等其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊改造，降低了由測量裝置的植入對(duì)燃料電池性能的影響；同時(shí)，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，適用范圍廣，可適配于平行流道、蛇形流道、交錯(cuò)型流道或其它不規(guī)則流道形狀的燃料電池流場板。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布平行漏縫測量插片主觀示意圖；
[0021]圖2為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片上單個(gè)濕度-電流密度聯(lián)測傳感器的主觀示意圖；
[0022]圖3為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片上單個(gè)濕度-電流密度聯(lián)測傳感器的制作流程圖；
[0023]圖4為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片上濕度-電流密度聯(lián)測傳感器引線的截面主觀示意圖；
[0024]圖5為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布交錯(cuò)漏縫測量插片主觀示意圖；
[0025]圖6為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布蛇形單漏縫測量插片主觀示意圖；
[0026]圖7為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布蛇形雙漏縫測量插片主觀示意圖；
[0027]圖中，1、導(dǎo)電基片，2、漏縫，3、筋，4、濕度-電流密度聯(lián)測傳感器，5、引線，6、引腳，7、定位孔；
[0028]8-14為濕度-電流密度聯(lián)測傳感器各層掩膜:8、二氧化硅絕緣層掩膜，9、下電極鋁鍍層掩膜，10、高分子聚合物感濕介質(zhì)層掩膜，11、上電極鋁鍍層掩膜，12、電流密度測量銅鍍層掩膜，13、電流密度測量金鍍層掩膜，14、二氧化硅保護(hù)層掩膜；
[0029]15-21為根據(jù)掩膜制作的濕度-電流密度聯(lián)測傳感器各膜層:15、二氧化硅絕緣層，16、下電極鋁鍍層，17、高分子聚合物感濕介質(zhì)層，18、上電極鋁鍍層，19、電流密度測量銅鍍層，20、電流密度測量金鍍層，21、二氧化硅保護(hù)層；
[0030]22-28為濕度-電流密度聯(lián)測傳感器的制作步驟:22、步驟一，23、步驟二，24、步驟三，25、步驟四，26、步驟五，27、步驟六，28、步驟七；
[0031]29、電流密度測量金屬鍍層，30、電流密度測量金屬鍍層接線引出端，31、濕敏電容接線引出端；
[0032]32、引線二氧化硅絕緣層，33、引線銅鍍層，34、弓丨線金鍍層，35、引線二氧化硅保護(hù)層。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0034]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，包括導(dǎo)電基片1、漏縫2、筋3、濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4、引線5、引腳6、定位孔7 ;漏縫2和筋3設(shè)置在導(dǎo)電基片I上，其與被測燃料電池流場板上的流道和脊在形狀和尺寸上相同，位置相互對(duì)應(yīng)，在筋3上布置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4 ;引線5 —端與濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4相連，另一端延伸至導(dǎo)電基片I的邊緣，用于傳遞濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4產(chǎn)生的電信號(hào)；引腳6布置在導(dǎo)電基片I的邊緣并與引線5相連；在導(dǎo)電基片的四周布置有定位孔7，方便該濕度-電流密度分布測量插片與燃料電池流場板的定位和固定。為與被測燃料電池的形狀相匹配，導(dǎo)電基片I的形狀可制作成方形、圓形、多邊形、梯形、三角形等。測量時(shí)將該測量插片植入燃料電池流場板和膜電極組件之間，通過定位孔7將其固定在燃料電池流場板上，布置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4的面朝向燃料電池膜電極組件方向，并與膜電極組件緊密接觸，漏縫2與燃料電池流場板上的流道相對(duì)應(yīng)，筋3與燃料電池流場板上的脊相對(duì)應(yīng)，以使測量插片的植入不影響反應(yīng)物向膜電極方向的擴(kuò)散。同時(shí)，布置在測量插片上的濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4對(duì)燃料電池內(nèi)部的濕度和電流密度進(jìn)行測量，產(chǎn)生的電信號(hào)通過引線5傳遞至引腳6，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端與引腳6相連即可采集到測量插片輸出的電信號(hào)，并計(jì)算分析出燃料電池內(nèi)部濕度分布和電流密度分布。
[0035]參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明所述的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)包括濕敏電容測濕單元和電流密度測量金屬鍍層測電流單元，采用真空蒸發(fā)鍍膜方法制作，包括七層薄膜:第一層為蒸鍍?cè)趯?dǎo)電基片I兩相鄰漏縫2之間的筋3上的厚為0.08-0.12 μ m的二氧化硅絕緣層15，第二層為在二氧化硅絕緣層15上蒸鍍的厚為1.0-1.2 μ m的下電極鋁鍍層16，第三層為在下電極鋁鍍層16上方涂覆一層厚為0.5-1 μ m的高分子聚合物感濕介質(zhì)層17，第四層為在高分子聚合物感濕介質(zhì)層17上方蒸鍍的厚為1.0-1.2μπι的上電極鋁鍍層18，第五層為在二氧化硅絕緣層15上蒸鍍的厚為1.5-2.0ym的電流密度測量銅鍍層19，第六層為在電流密度測量銅鍍層19上蒸鍍的厚為0.1-0.12 μ m的電流密度測量金鍍層20，第七層為在濕敏電容上電極鋁鍍層(18)的上方蒸鍍的厚為0.08-0.12 μ m的二氧化硅保護(hù)層21。
[0036]圖3為單個(gè)濕度-電流密度聯(lián)測傳感器的制作流程圖:8-14為濕度-電流密度聯(lián)測傳感器各層掩膜，15-21為根據(jù)掩膜制作的濕度-電流密度聯(lián)測傳感器各膜層，22-28為濕度-電流密度聯(lián)測傳感器的制作步驟。首先在導(dǎo)電基片的筋上根據(jù)二氧化硅絕緣層掩膜8蒸鍍一層二氧化硅絕緣層15，作為傳感器的絕緣襯底，與導(dǎo)電基片充分絕緣，完成步驟一22 ;步驟二 23為在二氧化硅絕緣層15上根據(jù)下電極鋁鍍層掩膜9蒸鍍一層下電極鋁鍍層16，步驟三24為根據(jù)高分子聚合物感濕介質(zhì)層掩膜10在下電極鋁鍍層16上方涂覆一層高分子聚合物感濕介質(zhì)層17，步驟四25為在高分子聚合物感濕介質(zhì)層17的上方根據(jù)上電極鋁鍍層掩膜11蒸鍍一層上電極鋁鍍層18 ;下電極鋁鍍層16、高分聚合物感濕介質(zhì)層17和上電極鋁鍍層18構(gòu)成了濕敏電容，實(shí)現(xiàn)了濕度的測量；電流密度測量金屬鍍層是通過步驟五26和步驟六27完成的:步驟五26為根據(jù)電流密度測量銅鍍層掩膜12在二氧化硅絕緣層15上蒸鍍一層電流密度測量銅鍍層19，步驟六27為根據(jù)電流密度測量金鍍層掩膜13在二氧化硅絕緣層15上蒸鍍一層電流密度測量金鍍層20 ;所述電流密度測量銅鍍層19和電流密度測量金鍍層20相互重疊，構(gòu)成了電流密度測量金屬鍍層29，實(shí)現(xiàn)了電流密度的測量；最后，步驟七28為在所鍍濕敏電容上電極鋁鍍層18的上方根據(jù)二氧化硅保護(hù)層掩膜14蒸鍍一層二氧化硅保護(hù)層21，以防止?jié)衩綦娙菔艿饺剂想姵貎?nèi)部電流的干擾；由以上步驟構(gòu)成濕度-電流密度聯(lián)測傳感器，外接測量電路和數(shù)據(jù)采集設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池內(nèi)部濕度和電流密度的同步測量。
[0037]步驟二 23和步驟四25完成的濕敏電容上電極和下電極的金屬鍍層材料還可選用金、銅、鉬等其他金屬替代，其中，濕敏電容上電極鋁鍍層18的形狀不僅可為圖3所示的蛇形，還可為鋸齒狀、梳狀等其他形狀。步驟五26和步驟六27完成的電流密度測量銅鍍層19和電流密度測量金鍍層20的形狀是根據(jù)掩膜的形狀而設(shè)定的，還可為矩形、橢圓形、圓形、三角形、梯形、不規(guī)則圖形等其它形狀。
[0038]濕敏電容的首端為濕敏電容接線引出端31，電流密度測量金屬鍍層的首端為電流密度測量金屬鍍層接線引出端30，其作用為方便與引線5相連，進(jìn)行電信號(hào)的傳導(dǎo)。電流密度測量金屬鍍層接線引出端30和濕敏電容接線引出端31的形狀不僅可為圖3所示的形狀，還可為橢圓形、矩形、梯形、三角形等其它形狀，其位置可均布置在二氧化硅絕緣層15的同一側(cè)，也可相對(duì)的布置在二氧化硅絕緣層15的兩側(cè)，即當(dāng)濕敏電容接線引出端31位在二氧化硅絕緣層15的上側(cè)時(shí)，電流密度測量金屬鍍層接線引出端30布置在與濕敏電容接線引出端31相對(duì)的二氧化硅絕緣層15的另一側(cè)，以方便傳感器引線5在導(dǎo)電基片上的布置。
[0039]圖4為濕度-電流密度聯(lián)測傳感器引線的截面示意圖，引線5的寬度為
0.1-0.2mm，在導(dǎo)電基片I的邊緣處進(jìn)行放大，形成引腳6，以方便與外接測量電路及設(shè)備進(jìn)行連接。該引線是采用真空蒸發(fā)鍍膜方法蒸鍍的四層薄膜構(gòu)成:第一層為厚0.08-0.12 μ m的引線二氧化硅絕緣層32，第二層為厚0.1-0.12μπι的引線銅鍍層33，第三層為厚0.1-0.12 μ m的引線金鍍層34，最上一層為厚0.05-0.1 μ m的引線二氧化硅保護(hù)層35 ;其中，在引腳6處不蒸鍍引線二氧化硅保護(hù)層。
[0040]圖5為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布交錯(cuò)漏縫測量插片主觀示意圖，其導(dǎo)電基片I上的漏縫2和筋3與交錯(cuò)型流道流場板上的流道和脊相互對(duì)應(yīng)，兩相鄰漏縫2之間的筋3上布置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4，引線5的一端與濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4的接線引出端相接，另一端延伸至導(dǎo)電基片I的外邊緣并放大形成引腳6，用于濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4電信號(hào)的傳遞。
[0041]圖6為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布蛇形單漏縫測量插片主觀示意圖，其導(dǎo)電基片I上的漏縫2和筋3與蛇形單通道流場板上的流道和脊相互對(duì)應(yīng)，兩相鄰漏縫2之間的筋3上布置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4，引線5的一端與濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4的接線引出端相接，另一端延伸至導(dǎo)電基片I的外邊緣并放大形成引腳6，用于濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4電信號(hào)的傳遞。
[0042]圖7為燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布蛇形雙漏縫測量插片主觀示意圖，其導(dǎo)電基片I上的漏縫2和筋3與蛇形雙通道流場板上的流道和脊相互對(duì)應(yīng)，兩相鄰漏縫2之間的筋3上布置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4，引線5的一端與濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4的接線引出端相接，另一端延伸至導(dǎo)電基片I的外邊緣并放大形成引腳6，用于濕度-電流密度聯(lián)測傳感器4電信號(hào)的傳遞。
[0043]采用本發(fā)明的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，能夠方便的實(shí)現(xiàn)同步在線測量燃料電池內(nèi)部濕度和電流密度的分布情況；該測量裝置與被測燃料電池獨(dú)立，不需要對(duì)燃料電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊改造，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，使用范圍廣。
【權(quán)利要求】
1.燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，包括導(dǎo)電基片(I)、漏縫(2)、筋(3)、濕度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)、引線(5)、定位孔(7);所述漏縫(2)、筋(3)設(shè)置在導(dǎo)電基片(I)上，筋(3)位于兩相鄰漏縫(2)之間，漏縫(2)和筋(3)的形狀和尺寸分別與燃料電池流場板上流道和脊的形狀和尺寸相同，漏縫(2)和筋(3)的位置分別與燃料電池流場板流道和脊相對(duì)應(yīng)；其特征在于:所述濕度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)設(shè)置在筋(3)上；弓丨線(5)的一端與濕度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)的接線引出端相接，另一端延伸至導(dǎo)電基片⑴的邊緣并放大形成引腳(6);定位孔(7)對(duì)稱、均勻設(shè)置在導(dǎo)電基片⑴四周，用以將導(dǎo)電基片(I)固定在燃料電池流場板上；燃料電池組裝時(shí)，燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片布置在燃料電池流場板與膜電極中間，其設(shè)置有濕度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)的面朝向膜電極側(cè)并與之緊密接觸； 所述濕度-電流密度聯(lián)測傳感器(4)包括濕敏電容測濕單元和電流密度金屬鍍層測電流單元，采用真空蒸發(fā)鍍膜方法制作，包括七層薄膜:第一層為蒸鍍?cè)诮?3)上的厚為0.08-0.12 μ m的二氧化硅絕緣層(15)，第二層為在二氧化硅絕緣層(15)上蒸鍍的厚為1.0-1.2μπι的下電極鋁鍍層(16)，第三層為在下電極鋁鍍層(16)上方涂覆一層厚為0.5-1 μ m的高分子聚合物感濕介質(zhì)層(17)，第四層為在高分子聚合物感濕介質(zhì)層(17)上方蒸鍍的厚為1.0-1.2 μ m的上電極鋁鍍層(18);所述上電極鋁鍍層(18)、高分子聚合物感濕介質(zhì)層(17)和下電極鋁鍍層(16)構(gòu)成了濕敏電容，首端為濕敏電容接線引出端(31)，其中上電極鋁鍍層(18)的形狀為蛇形；第五層為在二氧化硅絕緣層(15)上蒸鍍的厚為1.5-2.0ym的電流密度測量銅鍍層(19)，第六層為在電流密度測量銅鍍層(19)上蒸鍍的厚為0.1-0.12 μ m的電流密度測量金鍍層(20);所述電流密度測量銅鍍層(19)和電流密度測量金鍍層(20)相互重疊，構(gòu)成了電流密度測量金屬鍍層(29)，首端為電流密度測量金屬鍍層接線引出端(30);第七層為在濕敏電容上電極鋁鍍層(18)的上方蒸鍍的厚為0.08-0.12 μ m的二氧化硅保護(hù)層(21)； 所述濕敏電容接線引出端(31)和電流密度測量金屬鍍層接線引出端(30)均制作成圓形，且均布置于二氧化硅絕緣層(15)的同一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，其特征在于:所述導(dǎo)電基片(I)的形狀可制作成方形、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)部濕度-電流密度分布測量插片，其特征在于:所述導(dǎo)電基片(I)上漏縫(2)的形狀可為蛇形漏縫、平行漏縫、孔狀漏縫、交錯(cuò)型漏縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，其特征在于:所述濕敏電容上下電極的金屬鍍層材料，還可選用金、銅、鉬金屬代替。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，其特征在于:所述上電極鋁鍍層(18)的形狀是根據(jù)掩膜的形狀而設(shè)定的，其形狀還可為鋸齒狀、梳狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，其特征在于:所述電流密度測量銅鍍層(19)和電流密度測量金鍍層(20)的形狀是根據(jù)掩膜的形狀而設(shè)定的，其形狀可為矩形、橢圓形、圓形、三角形、梯形、不規(guī)則圖形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，其特征在于:所述電流密度測量金屬鍍層接線引出端(30)和濕敏電容接線引出端(31)的形狀還可為橢圓形、矩形、梯形、三角形，其位置可分別相對(duì)的布置在二氧化硅絕緣層(15)的兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池內(nèi)部濕度-電流密度分布測量插片，其特征在于:所述引線(5)的寬度為0.1-0.2_，在導(dǎo)電基片⑴的邊緣處進(jìn)行放大，形成引腳(6)；引線(5)是采用真空蒸發(fā)鍍膜方法蒸鍍的四層薄膜構(gòu)成:第一層為厚0.08-0.12μπι的引線二氧化硅絕緣層(32)，第二層為厚0.1-0.12 μ m的引線銅鍍層(33)，第三層為厚.0.1-0.12 μ m的引線金鍍層(34)，最上一層為厚0.05-0.1ym的引線二氧化硅保護(hù)層(35)；其中，在引腳(6)處不蒸鍍引線二氧化硅保護(hù)層。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK104466210SQ201410637375
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】郭航, 王政, 葉芳, 馬重芳 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)