燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片的製作方法

2023-10-04 18:36:04 1

專利名稱：燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片，涉及燃料電池內部瞬態熱流密度分布的測量，特別涉及一種瞬態熱流密度分布的測量裝置。
背景技術：
燃料電池是一種能量轉換裝置，它將儲存在燃料中的化學能直接轉換為電能，轉換效率在理論上可以達到85% 90%，不受卡諾循環的限制。由於燃料電池的發電效率高，減少了 CO2的排放量，與傳統的火電機相比，CO2排出量可減少40%-60%。研究表明， 當一輛小車使用以天然氣重整的氫為燃料的燃料電池而不用汽油內燃機時，其CO2的排放量相對來說要減少約72%。近年來的研究表明，以甲醇為燃料的燃料電池，其燃料利用率是汽油內燃機的1. 76倍。當燃料電池的燃料為甲醇時，其反應產物為(X)2和水，而當燃料為 H2時，反應產物只有水，對環境零汙染。另外，由於燃料電池中的運動部件很少，工作安靜， 噪音低，可靠性強，因此日益受到國內外研究人員的重視。燃料電池內的產熱和傳熱知識對燃料電池的性能、壽命以及燃料電池系統的商業化等至關重要，另外燃料電池內的熱流密度分布影響催化劑的活性、膜的含水量以及傳熱傳質等，並且與電流密度分布以及燃料電池的壽命密切相關，因此得到燃料電池內部的熱流密度分布，能夠確定燃料電池的最佳運行工況，為燃料電池的優化設計提供幫助，並能夠為燃料電池的數值建模提供參考。由於燃料電池自身的結構使得其內部的熱流密度分布不均勻且是瞬態的，因此測量十分困難，迄今為止還沒有見到燃料電池內部熱流密度分布測量相關的發表物。現有的與熱流密度分布相關的溫度分布測試方法有兩種穩態法和瞬態法。傳統的穩態法測溫原理清晰、製作方便、測量直接、適用的溫度範圍也較寬，但是存在測量所需時間長、體積大、 對變化著的溫度響應有滯後現象，不能滿足目前所需高瞬態熱流的測量指標等問題。因此薄膜型熱流計由於響應時間短、準確性高、熱容量小、對環境要求低而備受國際上研究人員的重視，但其在燃料電池中的應用還很少見。隨著科技的發展、設備的小型化以及節能的要求，需要掌握各種設備熱量的收支情況，因此本實用新型採用響應速度快、靈敏度高、體積小、空間解析度高的薄膜熱流計來進行燃料電池內部熱流密度分布的測量。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種獨立的燃料電池內部熱流密度分布的測量裝置， 它是一種燃料電池的熱流密度分布測量插片，其結構簡單、響應時間短、靈敏度高、使用方便、成本低，可以測量燃料電池內部的熱流密度分布情況，無需對燃料電池進行頻繁的拆卸，也不用對燃料電池原來的結構進行任何改造。另外，它可以在不破壞流場的情況下，在線測量燃料電池內的熱流密度分布，也可以測量燃料電池堆中任意一個或幾個燃料電池單電池內部或單電池之間的熱流密度分布情況。[0007]本實用新型的技術方案是這樣實現的燃料電池內部熱流密度分布測量插片，包括雙面鍍金不鏽鋼基片1、基片1上的薄膜鍍層構成的薄膜熱流計4、引出線5、與外電路相連接的標準接線口 6、定位孔7 ；基片1上設置有漏縫2，相鄰的漏縫2之間設有筋3 ；其特徵在於在基片1的末端設置有與外電路相連接的標準接線口 6，薄膜熱流計4位於基片1相鄰漏縫2之間的筋3上，其引出線5延伸至基片1的邊緣和與外電路相連接的標準接線口 6相連；燃料電池內部熱流密度分布測量插片39夾裝在燃料電池的膜電極組件41和燃料電池陽極流場板38之間，基片1上設置薄膜熱流計4的面朝向燃料電池的膜電極組件41， 燃料電池組裝好後基片上的薄膜熱流計4與燃料電池的膜電極組件41接觸；基片1上的薄膜熱流計4是採用真空鍍膜技術在兩個相鄰漏縫2之間的筋3上設置有七層薄膜鍍層首先在筋3上設置薄膜熱流計4的位置根據二氧化矽絕緣層掩膜形狀鍍有厚為0. 1-0. 15 μ m 二氧化矽絕緣層，然後在二氧化矽絕緣層上鍍有兩條厚0. 1-0. 2 μ m 的長條形二氧化矽熱阻層，在二氧化矽熱阻層上下兩面螺旋纏繞厚0. 08-0. 1 μ m的金屬鍍層銅和金屬鍍層鎳，金屬鍍層銅和金屬鍍層鎳在二氧化矽熱阻層的下方相連接形成熱流計測頭的下層熱電偶堆，即低溫面的銅-鎳熱電偶堆，同樣金屬鍍層銅和金屬鍍層鎳在二氧化矽熱阻層的上方相連接形成熱流計的上層熱電偶堆，即高溫面的銅-鎳熱電偶堆，在長條形二氧化矽熱阻層的一端，熱流計測頭一側的銅-鎳熱電偶與另一側的銅-鎳熱電偶串聯形成熱流計測頭的整個熱電堆，在長條形二氧化矽熱阻層的另一端，薄膜熱電偶的鍍層與圓形的鍍銅層相連接，在熱流計測頭的金屬鍍層上方鍍有厚0. 01-0. 02 μ m的二氧化矽保護層。基片1是一種導電性能良好的雙面鍍金不鏽鋼薄片，基片1的厚為0. 3-0. 5mm，鍍金層的厚度為0. 08-0. 1 μ m ；基片1上所設置的漏縫2和筋3與待測燃料電池流場板上的溝槽和脊在幾何尺寸、幾何形狀上相同，在位置上相對應，基片(1)上的漏縫的形狀可以是蛇形的、平行的、孔狀的等，基片1上還設置與燃料電池位置相對應的定位孔7。所述的鍍層材料中，銅和鎳組成的純金屬薄膜熱電偶鍍層可以選用銅和鈷、鎢和鎳、鉬和鎳、銻和鈷替代，也可以採用金屬混合物材料如銅和康銅替代，另外，二氧化矽絕緣層材料可以採用氮化鋁等代替。鍍層的形狀是根據掩膜設置的，掩膜是採用0.01mm厚的不鏽鋼材料，利用波長為 MSnm的三倍頻雷射加工技術製作，有掩膜的地方就沒有鍍層，沒有掩膜的地方就有鍍層。掩膜中熱電堆金屬鍍層的形狀可以為橢圓形、三角形、梯形、長方形、多邊形、波浪形以及不規則形狀，熱阻層的形狀也可以為長方形、橢圓形、梯形等。基片1上的薄膜熱流計4的引出線5是採用印刷電路技術製成，引出線5寬為 0. 05-0. Imm,厚度不超過0. 3 μ m，由在基片1兩個相鄰漏縫2之間的筋3上印刷的四層薄膜構成的第一層為0. 1-0. 15 μ m厚的二氧化矽絕緣層，第二層為0. 08-0. 1 μ m厚的薄銅層， 第三層為0. 08-0. 1 μ m厚的薄金層，最外層為0. 01-0. 02 μ m厚的聚對二甲苯保護層；引出線5的前三層印刷層在長度和寬度上相同，均延伸至基片1的末端，而最後一層保護層的寬度和前三層相同，但在長度上離基片的末端還有5-8mm，只延伸至基片末端與外電路相連接的標準接線口 6處。在基片上相鄰漏縫之間的筋上採用真空鍍膜技術鍍有一定數量的薄膜熱流計，用來測量燃料電池內部的熱流密度分布情況。這種測量裝置測量準確，拆裝電池方便，同時避免了電池中的燃料洩露等問題。薄膜熱流計的掩膜材料選用0. Olmm厚的不鏽鋼材料，採用波長為248nm三倍頻雷射加工技術，製作出尺寸微小的薄膜熱流計掩模，掩膜的形狀規整， 尺寸精確。由於基片上漏縫和筋的形狀及尺寸與流場板上溝槽和脊的形狀及尺寸相同，位置相對應，因此基片在燃料電池中安裝好後，反應燃料可以通過流道經基片上的漏縫向燃料電池的膜電極組件擴散，不影響燃料的傳遞。本實用新型裝置可適用於燃料電池單電池，安裝在燃料電池流場板和膜電極組件之間；也適用於燃料電池組，其位置不僅可以放置在燃料電池流場板和膜電極組件之間，也可以放置在兩塊單電池之間。可以單測燃料電池陽極或陰極側的熱流密度分布情況，也可以同時測量陰、陽兩極熱流密度的分布情況。這種測量方法不用改變燃料電池的結構，並且可以用於燃料電池堆中任意單電池內部的熱流密度測量，可實現方便快速拆卸電池，同時由於測量插片很薄並且設有與流場板相對應的漏縫和筋，使得反應燃料能夠很容易到達膜電極組件，因此插片的存在對燃料電池的整體性能影響不大。薄膜熱流計的引出線通過印刷電路的方法引出，避免了採用宏觀導線作為引出線導致燃料電池的燃料洩漏等問題，在燃料電池內部熱流密度分布測量插片的末端設有與外電路相連接的標準接線口。採用本實用新型的熱流密度分布測量技術測量燃料電池的內部的熱流密度分布 可以使測量熱流密度分布的裝置獨立於被測燃料電池，無需對燃料電池的結構進行改造， 大大簡化了燃料電池內部熱流密度分布測量的步驟；另外，可實現方便快速的拆卸與組裝電池；該實用新型裝置可同時適用於燃料電池單電池與燃料電池組，不僅可以放置在燃料電池流場板與膜電極組件之間，也可以放置在燃料電池堆中任意兩塊單電池之間，既可以單獨測量燃料電池陽極或陰極的熱流密度分布，也可以同時測量燃料電池陰陽兩極的熱流密度分布。本實用新型的燃料電池內部熱流密度分布測量裝置結構簡單、響應速度快、靈敏度高、製作加工容易、適用範圍廣；可適用於主動式燃料電池也可適用於被動式燃料電池。

圖1是燃料電池內部熱流密度分布孔狀測量插片只有一個標準接線口的示意主觀圖；圖2是燃料電池內部熱流密度分布孔狀測量插片有兩個標準接線口的示意主觀圖；圖3是燃料電池內部熱流密度分布測量插片上單個薄膜熱流計的主觀示意圖；圖4是燃料電池內部熱流密度分布測量插片上單個薄膜熱流計的製作流程圖；圖5是燃料電池內部熱流密度分布測量插片上薄膜熱流計的引出線截面圖；圖6是燃料電池內部熱流密度分布測量插片在燃料電池中的位置圖；圖7是燃料電池內部熱流密度分布平行漏縫測量插片示意主觀圖；圖8是燃料電池內部熱流密度分布蛇形單漏縫測量插片示意主觀圖；圖9是燃料電池內部熱流密度分布蛇形雙漏縫測量插片示意主觀圖；圖中1、基片，2、流道，3、相鄰流道之間的筋，4、薄膜熱流傳感器，5、引線，6、與外電路相連接的標準接線口，7、定位孔；[0029]8-14、各鍍層的掩膜8、二氧化矽絕緣層掩膜，9、低溫面鍍銅層掩膜，10、低溫面鍍鎳層掩膜，11、二氧化矽熱阻層掩膜，12、高溫面鍍銅層掩膜，13、高溫面鍍鎳層掩膜，14、二氧化矽保護層掩膜；15-21、根據各鍍層的掩膜形狀形成的鍍層15、二氧化矽絕緣層，16、低溫面鍍銅層，17、低溫面鍍鎳層，18、二氧化矽熱阻層，19、高溫面鍍銅層，20、高溫面鍍鎳層，21、二氧化矽保護層；22-28、薄膜熱流計測頭的製備過程22、第一步驟，23、第二步驟，24、第三步驟， 25、第四步驟，沈、第五步驟，27、第六步驟，觀、第七步驟；29、薄膜熱流傳感器測頭與其引出線的連接處，30、熱流傳感器測頭低溫面熱電堆的節點，31、熱流傳感器測頭高溫面的熱電堆節點；32-35、薄膜熱流傳感器引線的各印刷層，32、引線首層二氧化矽絕緣層，33、引線第二層鍍銅層，34、引線第三層鍍金層，35、引線最後一層聚對二甲苯保護層；36 45、待測燃料電池的兩極端板，37 44、待測燃料電池的兩極集流板，38 43、待測燃料電池的流場板，39、為燃料電池內部熱流密度分布測量插片，40 42、待測燃料電池的密封墊片，41、待測燃料電池的膜電極組件。
具體實施方式
附圖是本實用新型的具體實施例；
以下結合附圖對本實用新型的內容作進一步詳細說明參考圖1、2所示，薄膜熱流計引出線的標準接線口 6的位置及數量可以根據需求設置。如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型包括雙面鍍金不鏽鋼基片1，基片厚為0. 3-0. 5mm, 鍍金層厚為0. 08-0. 1 μ m，在基片1上加工有與燃料電池流道的溝槽和脊幾何尺寸相同、幾何形狀相同、位置相對應的漏縫2和筋3，筋3的整個面上設有若干個薄膜熱流計4，薄膜熱流計4的引出線5延伸至基片1的邊緣，在引出線5的末端設置有與外電路相連接的標準接線口 6，圖中7為定位孔。本實用新型的熱流密度測量器件和引出線均鍍在0. 3-0. 5mm厚的基片1上，引出線寬為0. 05-0. Imm,厚度不超過0. 3 μ m，引出線5引到測量裝置邊緣與外電路相連接的標準數據接口 6處。通過與外電路相連接的標準數據接口 6，外部的數據採集和處理系統可以採集並計算得出燃料電池內部的熱流密度數值，從而得到燃料電池內部的熱流密度分布情況。基片1是導電良好的薄片，是在不鏽鋼板上雙面鍍金製成。在基片1上加工了若干漏縫2和筋3，漏縫2和筋3的位置與燃料電池流場板上溝槽的位置相對應，形狀和尺寸相同，在筋3的整個面上設有若干薄膜熱流計4，薄膜熱流計4是根據掩膜形狀通過鍍七層薄膜形成的第一層鍍厚為0. 1-0. 15 μ m的二氧化矽絕緣層15，第二層鍍厚 0. 08-0. 1 μ m的低溫面薄銅層16，第三鍍厚0. 08-0. 1 μ m的低溫面薄鎳層17，第四層鍍厚 0. 1-0. 2 μ m的二氧化矽熱阻層18，第五層鍍厚為0. 08-0. 1 μ m的高溫面薄銅層19，第六層鍍厚0. 08-0. 1 μ m的高溫面薄鎳層20，第七層鍍厚0. 01-0. 02 μ m的二氧化矽保護層21 ；最後鍍的0. 01-0. 02 μ m厚的二氧化矽薄層是為了防止熱流傳感器測頭磨損並且起到絕緣的作用。參照圖3、圖4所示，從圖中我們可以看出燃料電池內部熱流密度分布測量插片39上單個薄膜熱流計4的結構及其製作過程，8-14為各鍍層的掩膜圖，掩膜的形狀可以根據需要隨意改變，8為二氧化矽絕緣層掩膜，9為低溫面鍍銅層掩膜，10為低溫面鍍鎳層掩膜， 11為二氧化矽熱阻層掩膜，12為高溫面鍍銅層掩膜，13為高溫面鍍鎳層掩膜，14為二氧化矽保護層掩膜。其中掩膜中熱電堆金屬鍍層的形狀可以是圖4中所示的形狀，也可以為橢圓形、三角形、梯形、長方形、多邊形、波浪形以及不規則形狀等，熱阻層的形狀也可以為長方形、橢圓形、梯形等；根據掩膜的形狀製作出各鍍層，15為二氧化矽絕緣層，16為低溫面鍍銅層，17為低溫面鍍鎳層，18為二氧化矽熱阻層，19為高溫面鍍銅層，20為高溫面鍍鎳層，21為二氧化矽保護層。如圖4所示，經過嚴格的工藝流程製作出薄膜熱流計測頭，圖中22- 為薄膜熱流計測頭的製備過程，首先在石墨流場板1上相鄰流道2之間的筋3上設置薄膜熱流傳感器 4的位置鍍上一層二氧化矽絕緣層15，形成步驟一 22，以保證信號傳導的準確性；接著在15 上設置低溫面鍍銅層16，形成第二步驟23 ；在第二步驟23的基礎上設置低溫面鍍鎳層17， 形成第三步驟M，獲得薄膜熱流傳感器測頭的低溫面銅鎳熱電堆，用來測量石墨流場板的溫度；在第三步驟M的基礎上設置二氧化矽熱阻層18，形成第四步驟25 ；在第四步驟25的基礎上設置高溫面鍍銅層19，形成第五步驟沈；在第五步驟沈的基礎上設置高溫面鍍鎳層 20，形成第六步驟27，獲得膜熱流傳感器測頭的低溫面銅鎳熱電堆，用來測量離燃料電池的電化學反應最近的膜電極組件的溫度；在第六步驟27的基礎上設置薄膜熱流傳感器測頭的二氧化矽保護層21，這樣就形成了完整的薄膜熱流傳感器測頭觀。圖中，30和31分別為薄膜熱流傳感器的低溫面和高溫面的熱電堆節點，鍍薄膜熱流傳感器測頭4的引線5與測頭的連接處四製作成圓形以便於引線5的引出，為了防止薄膜熱流傳感器測頭的損壞，在測頭的表面鍍了一層很薄的二氧化矽保護層21。參照圖5所示，插片上單個薄膜熱流計4的引出線5為在鍍金不鏽鋼板基片1上採用印刷電路技術製作，圖中32為引出線首層厚0. 1-0. 2 μ m的二氧化矽絕緣層，33為引出線第二層厚0. 08-0. 1 μ m的鍍銅層，34為引出線第三層厚0. 08-0. 1 μ m的鍍金層，35為引出線最後一層厚0. 01-0. 02 μ m的聚對二甲苯保護層。引出線的寬為0. 05-0. 1mm，厚度不超過0. 3 μ m，引出線5的前三層印刷層形狀、尺寸以及位置完全相同，均延伸至基片1的末端， 而最後一層保護層在形狀及位置上與前三層完全相同，但長度比前三層短5-8mm，以保證與外電路的設備相連接時，測得的電信號能夠順利傳出。引出線寬0.05-0. 1mm。每個薄膜熱流計4的熱電勢均是通過與外電路相連接的標準接線口 6和數據採集儀及數據處理系統相連將信號傳出。參照圖6所示，圖中36和45為待測燃料電池的兩極端板，37和44為待測燃料電池的兩極集流板，38和43為待測燃料電池的流場板，39為燃料電池內部熱流密度分布測量插片，40和42為待測燃料電池的密封墊片，41為待測燃料電池的膜電極組件。燃料電池內部熱流密度分布測量裝置39夾裝在膜電極組件41和燃料電池陽極流場板38之間，燃料電池內部熱流密度分布測量裝置39上的漏縫2和筋3與陽極流場板38上流道的溝槽和脊尺寸、形狀相同，位置相對應，燃料電池內部熱流密度分布測量裝置39上鍍有薄膜熱流計4的面朝向膜電極組件41，以便與燃料電池內部電化學反應的部位更為接近，能夠得到燃料電池內部最為準確的熱流密度分布情況。此外，燃料電池內部熱流密度分布測量插片39還可以夾裝在膜電極組件41和燃料電池陰極流場板43之間用來測量燃料電池陰極的熱流密度
8分布，也可以同時在燃料電池的陰、陽兩極流場板與膜電極組件41之間夾燃料電池內部熱流密度分布測量插片39，同時測量陰、陽兩極的熱流密度分布。其中燃料電池內部熱流密度分布測量插片上的漏縫的形狀可以是蛇形的、平行的、孔狀的等，鍍有薄膜熱流計4的基片 1同時可以傳導電流。圖7為燃料電池內部熱流密度分布平行漏縫測量裝置示意主觀圖，鍍金不鏽鋼基片1上設置與燃料電池的平行流道相對應的漏縫2和筋3，薄膜熱流計4的引出線5同樣利用印刷電路技術引出到基片1末端與外電路相連接的標準接線口 6處。圖8為燃料電池內部熱流密度分布蛇形單漏縫測量裝置示意主觀圖，鍍金不鏽鋼基片1上設置與燃料電池的蛇形單流道相對應的漏縫2和筋3，薄膜熱流計4的引出線5同樣利用印刷電路的技術引出到基片1末端與外電路相連接的標準接線口 6處。圖9為燃料電池內部熱流密度分布蛇形雙漏縫測量裝置示意主觀圖，鍍金不鏽鋼基片1上設置與燃料電池的蛇形雙流道相對應的漏縫2和筋3，薄膜熱流計4的引出線5同樣利用印刷電路的技術引出到基片1末端與外電路相連接的標準接線口 6處。本實用新型是通過在燃料電池的任意一個流場板和膜電極組件之間夾裝一塊很薄的燃料電池內部熱流密度測量裝置插片來測量燃料電池內部的熱流密度分布情況，可以同時測量陰陽兩極的熱流密度分布，也可以測量燃料電池堆中任一單電池或單電池之間的熱流密度分布。這種測量技術使熱流密度分布測量裝置和被測的燃料電池完全獨立，無需對原來的電池結構做任何改動，所以測量方便，並且加工製作容易，使用範圍廣，可以用於不同類型的燃料電池內部熱流密度分布的測量。
權利要求1.燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片，包括雙面鍍金不鏽鋼基片(1)、基片(1) 上的薄膜鍍層構成的薄膜熱流計G)、引出線(5)、與外電路相連接的標準接線口(6)、定位孔(7)；基片⑴上設置有漏縫O)，相鄰的漏縫⑵之間設有筋⑶；其特徵在於在基片的末端設置有與外電路相連接的標準接線口(6)，薄膜熱流計(4)位於基片(1)相鄰漏縫 ⑵之間的筋⑶上，其引出線(5)延伸至基片⑴的邊緣和與外電路相連接的標準接線口 (6)相連；燃料電池內部熱流密度分布測量插片(39)夾裝在燃料電池的膜電極組件Gl) 和燃料電池陽極流場板(38)之間，基片(1)上設置薄膜熱流計(4)的面朝向燃料電池的膜電極組件(41)，燃料電池組裝好後基片上的薄膜熱流計(4)與燃料電池的膜電極組件Gl) 接觸；基片(1)上的薄膜熱流計(4)是採用真空鍍膜技術在兩個相鄰漏縫( 之間的筋(3) 上設置有七層薄膜鍍層在筋( 上設置薄膜熱流計(4)的位置根據二氧化矽絕緣層掩膜形狀鍍有厚為0. 1-0. 15 μ m 二氧化矽絕緣層，在二氧化矽絕緣層上鍍有兩條厚0. 1-0. 2 μ m 的長條形二氧化矽熱阻層，在二氧化矽熱阻層上下兩面螺旋纏繞厚0. 08-0. 1 μ m的金屬鍍層銅和金屬鍍層鎳，金屬鍍層銅和金屬鍍層鎳在二氧化矽熱阻層的下方相連接形成熱流計測頭的下層熱電偶堆，即低溫面的銅-鎳熱電偶堆，同樣金屬鍍層銅和金屬鍍層鎳在二氧化矽熱阻層的上方相連接形成熱流計的上層熱電偶堆，即高溫面的銅-鎳熱電偶堆，在長條形二氧化矽熱阻層的一端，熱流計測頭一側的銅-鎳熱電偶與另一側的銅-鎳熱電偶串聯形成熱流計測頭的整個熱電堆，在長條形二氧化矽熱阻層的另一端，薄膜熱電偶的鍍層與圓形的鍍銅層相連接，在熱流計測頭的金屬鍍層上方鍍有厚0. 01-0. 02 μ m的二氧化矽保護層。
2.根據權利要求1所述的燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片，其特徵在於基片(1)是一種導電性能良好的雙面鍍金不鏽鋼薄片，基片(1)的厚為0.3-0. 5mm，鍍金層的厚度為0. 08-0. 1 μ m ；基片(1)上所設置的漏縫( 和筋C3)與待測燃料電池流場板上的溝槽和脊在幾何尺寸、幾何形狀上相同，在位置上相對應，基片(1)上的漏縫的形狀可以是蛇形的、平行的、孔狀的，基片(1)上還設置與燃料電池位置相對應的定位孔(7)。
3.根據權利要求1所述的燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片，其特徵在於所述的鍍層材料中，銅和鎳組成的純金屬薄膜熱電偶鍍層可以選用銅和鈷、鎢和鎳、鉬和鎳、 銻和鈷替代，也可以採用金屬混合物材料替代，另外，二氧化矽絕緣層材料可以採用氮化鋁代替。
4.根據權利要求1所述的燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片，其特徵在於鍍層的形狀是根據掩膜設置的，掩膜是採用0. Olmm厚的不鏽鋼材料，利用波長為248nm的三倍頻雷射加工技術製作，有掩膜的地方就沒有鍍層，沒有掩膜的地方就有鍍層。
5.根據權利要求1所述的燃料電池內部瞬態熱流密度分布測量插片，其特徵在於掩膜中熱電堆金屬鍍層的形狀可以為橢圓形、三角形、梯形、長方形、多邊形、波浪形狀，熱阻層的形狀也可以為長方形、橢圓形、梯形。
6.根據權利要求1所述的燃料電池內部熱流密度分布測量插片，其特徵在於基片(1) 上的薄膜熱流計⑷的引出線(5)採用印刷電路技術製成，引出線(5)寬為0.05-0. Imm, 厚度不超過0.3 μ m，由在基片(1)兩個相鄰漏縫( 之間的筋C3)上印刷的四層薄膜構成的第一層為0. 1-0. 15 μ m厚的二氧化矽絕緣層，第二層為0. 08-0. Ιμπι厚的薄銅層，第三層為0. 08-0. 1 μ m厚的薄金層，最外層為0. 01-0. 02 μ m厚的聚對二甲苯保護層；引出線( 的前三層印刷層在長度和寬度上相同，均延伸至基片(1)的末端，而最後一層保護層的寬度和前三層相同，但在長度上離基片的末端還有5-8mm，只延伸至基片末端與外電路相連接的標準接線口(6)處。
專利摘要本實用新型公開了一種燃料電池內部熱流密度分布測量插片，是燃料電池內部熱流密度分布的測量裝置，它包括鍍金不鏽鋼基片，在基片上設有與待測燃料電池流場板上的溝槽和脊在尺寸、形狀上相同，位置相對應的漏縫和筋。在測量插片上相鄰漏縫或孔之間的筋上設有薄膜熱流計，是採用真空鍍膜技術蒸鍍七層薄膜形成的，薄膜熱流計的引出線採用印刷電路的方法延伸至基片的邊緣，並設有與外電路相連的標準接線口。測量插片放置在燃料電池的流場板和膜電極之間。本實用新型的燃料電池內部熱流密度分布測量插片完全獨立於被測對象，不需要對燃料電池做任何改造，並且由於插片的放置位置離膜電極非常近，因此測量的是燃料電池內部實時的熱流密度分布情況。
文檔編號G01N25/20GK202171511SQ20112004221
公開日2012年3月21日 申請日期2011年2月18日 優先權日2011年2月18日
發明者葉芳, 聶志華, 郭航, 馬重芳 申請人:北京工業大學