【技术实现步骤摘要】
本技术涉及传感器测温领域，具体地，涉及一种用于燃料电池的小型化测温系统。
技术介绍
1、燃料电池通常工作在对电力需求特别大的环境中，这时电池本身的发热功率较高，燃料电池内部的质子交换膜通常有氟膜、非氟膜、高温膜、陶瓷膜等，而且燃料电池内部通常处于封闭状态，导致产生的热量会聚集在质子交换膜附近，长时间工作后，过高的温度影响质子交换膜的性质，使得燃料电池性能不稳定，如果不能及时地进行温度监测并调节温度会影响燃料电池的使用寿命，留下安全隐患。因此，准确测量燃料电池质子交换膜的实时表面温度对功率器件的寿命和可靠性的评估是非常必要的。
2、随着现代薄膜沉积技术的发展，结合传统接触式测温技术的优点，薄膜热电偶测温技术是目前热端部件测温领域的主要测温方法之一。薄膜传感器测温技术采用真空溅射等方式直接将热电偶功能层金属沉积在待测物体表面，不会破坏原有结构，基本不会对待测物体的使用性能产生影响，测试精度更高，响应速度更快，可以通过极小的空间占用率、微米级的厚度实现温度的测量。
3、由于燃料电池质子交换膜的使用环境复杂且封闭，内部温度蓄积，测温环境恶劣，测温难度高，无法准确获得质子交换膜的实时表面温度及机理。
技术实现思路
1、本技术提供了一种用于燃料电池的小型化测温系统，以解决现有技术中燃料电池环境复杂且封闭，内部温度蓄积，测温环境恶劣，测温难度高，无法准确获得质子交换膜的实时表面温度及机理的问题。
2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
3、一种
4、本技术通过在质子交换膜外侧的隔板上设置薄膜热电偶的方式监测质子交换膜的温度变化，采用安装于隔板上的基底传导热量，充当功能薄膜的测温热接点的载体，防止热电信号损失，并设置绝缘膜隔绝基底和电极，再设置保护膜保护电极，降低电极被氧化的可能，防止与外界发生导电现象，从而提高测温准确性。
5、进一步的，所述基底采用聚酰亚胺材料制成。
6、聚酰亚胺是一种耐高温达400℃以上而保持其基本物理性能不变的材料，长期使用温度范围为-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能，103赫兹下介电常数为4.0，介电损耗仅有0.004～0.007，属于f至h级绝缘体，能够满足燃料电池内部恶劣的测温环境，相比于现阶段应用于同工况的材料，聚酰亚胺具有很好的介电性能和电性能，绝缘性能优良，同时，其可以有效降低部件质量，显著提升工作温度，是测量燃料电池质子交换膜温度的理想材料。
7、进一步的，所述绝缘膜为sio2薄膜。sio2膜具有良好的绝缘性、稳定性和机械特性，硬度高、结构精细、膜层牢固、抗磨耐腐蚀、熔点高等特点，适用于多层薄膜传感器的绝缘层。
8、进一步的，所述绝缘膜的厚度为1950nm～2050nm。
9、进一步的，所述底电极为镍铬薄膜，所述顶电极为铜镍薄膜。
10、采用镍铬-铜镍热电偶作为传感器热电极材料，其熔点在1300℃以上，具有较好的化学稳定性、抗氧化性以及与多种熔融的氧化物不发生反应等特性，能够在腐蚀性环境中具有较好的承载能力。
11、本领域技术人员应当理解，镍铬薄膜即是由镍铬合金制备而成的膜材，铜镍薄膜即是由铜镍合金制备而成的膜材，两者均为现有技术，均可采用现有成品直接裁剪而成，也可采用现有工艺制备而成，且镍铬和铜镍合金不限组分配比。
12、进一步的，所述底电极和顶电极的厚度均为1450nm～1550nm。
13、进一步的，所述保护膜为al2o3薄膜。al2o3薄膜的抗氧化性高，对电极起到覆盖保护的作用，避免电极裸露在空气中发生氧化，或与外界环境发生导电现象。
14、进一步的，所述保护膜的厚度为2450nm～2550nm。
15、进一步的，还包括与所述底电极电性连接的第一补偿导线、与所述顶电极电性连接的第二补偿导线，所述第一补偿导线由镍铬合金材料制备而成，所述第二补偿导线由铜镍合金材料制备而成。
16、补偿导线作为引线用于连接至外部设备，可提高补偿导线与对应电极的匹配程度，减少冷端误差，更加提高测量结果的准确性；同样的，本方案中的镍铬合金、铜镍合金均可采用现有技术，且不限组分配比。
17、进一步的，所述薄膜热电偶沿着所述隔板表面均匀安装。
18、由于燃料电池内部的发热情况未知，发热部位未知，因此，需要多个薄膜热电偶对质子交换膜表面进行温度测量，沿着隔板表面均匀安装能够更好的测量质子交换膜表面的温度，使用较少数量的薄膜热电偶即可完成测量，减少成本。
19、本技术提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
20、(1)本技术通过在质子交换膜外侧的隔板上设置薄膜热电偶的方式监测质子交换膜的温度变化，采用安装于隔板上的基底传导热量，充当功能薄膜的测温热接点的载体，防止热电信号损失，并设置绝缘膜隔绝基底和电极，再设置保护膜保护电极，降低电极被氧化的可能，防止与外界发生导电现象，从而提高测温准确性；
21、(2)使用sio2薄膜作为绝缘膜，具有良好的绝缘性、稳定性和机械特性，硬度高、结构精细、膜层牢固、抗磨耐腐蚀、熔点高等特点，适用于多层薄膜传感器的绝缘层；
22、(3)采用镍铬-铜镍热电偶作为传感器热电极材料，其熔点在1300℃以上，具有较好的化学稳定性、抗氧化性以及与多种熔融的氧化物不发生反应等特性，能够在腐蚀性环境中具有较好的承载能力；
23、(4)使用al2o3薄膜作为保护膜，抗氧化性高，对电极起到覆盖保护的作用，避免电极裸露在空气中发生氧化，或与外界环境发生导电现象；
24、(5)通过补偿导线将电极与外部设备连接，且补偿导线的用材提高了与其连接的电极之间的匹配程度，减少冷端误差，更加提高测量结果的准确性；
25、(6)通过在隔板表面均匀安装多个薄膜热电偶的方式，科学的对质子交换膜表面进行温度测量，减少薄膜热电偶的数量，减少成本。
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1.一种用于燃料电池的小型化测温系统，包括安装于燃料电池内的两个隔板(1)和依次安装于两个所述隔板(1)之间的空气极(2)、质子交换膜(3)、燃料极(4)，其特征在于，还包括若干安装于所述隔板(1)上的薄膜热电偶(5)，所述薄膜热电偶(5)包括安装于所述隔板(1)上基底(6)、安装于所述基底(6)上的绝缘膜(7)、安装于所述绝缘膜(7)上的底电极(8)和顶电极(9)、覆盖在所述底电极(8)和顶电极(9)上的保护膜(10)，所述底电极(8)和顶电极(9)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述基底(6)采用聚酰亚胺材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述绝缘膜(7)为SiO2薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述绝缘膜(7)的厚度为1950nm～2050nm。
5.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述底电极(8)为镍铬薄膜，所述顶电极(9)为铜镍薄膜。
6
7.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述保护膜(10)为Al2O3薄膜。
8.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述保护膜(10)的厚度为2450nm～2550nm。
9.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，还包括与所述底电极(8)电性连接的第一补偿导线、与所述顶电极(9)电性连接的第二补偿导线，所述第一补偿导线由镍铬合金材料制备而成，所述第二补偿导线由铜镍合金材料制备而成。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述薄膜热电偶(5)沿着所述隔板(1)表面均匀安装。
...【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的小型化测温系统，包括安装于燃料电池内的两个隔板(1)和依次安装于两个所述隔板(1)之间的空气极(2)、质子交换膜(3)、燃料极(4)，其特征在于，还包括若干安装于所述隔板(1)上的薄膜热电偶(5)，所述薄膜热电偶(5)包括安装于所述隔板(1)上基底(6)、安装于所述基底(6)上的绝缘膜(7)、安装于所述绝缘膜(7)上的底电极(8)和顶电极(9)、覆盖在所述底电极(8)和顶电极(9)上的保护膜(10)，所述底电极(8)和顶电极(9)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述基底(6)采用聚酰亚胺材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述绝缘膜(7)为sio2薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型化测温系统，其特征在于，所述绝缘膜(7)的厚度为1950nm～2050nm。
5.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的小型...
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