CN104360279A - 燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，属于燃料电池内部参数测量领域，其温度-热流密度-电流密度联测传感器是由采用真空蒸发镀膜方法蒸镀的七层薄膜构成：第一层为二氧化硅绝缘层，第二、三层为铜镀层和镍镀层，第四层为二氧化硅保护层，第五层为二氧化硅厚热阻层，第六层为电流密度测量铜镀层，第七层为电流密度测量金镀层。本发明能够实现对燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的同步在线测量，具有结构简单，制作方便，体积小等优点，适用于各种流道形状的燃料电池流场板，能对燃料电池内部单一位置或多个位置的温度、热流密度和电流密度进行同步测量。

Description

燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器

技术领域

本发明属于燃料电池内部参数测量领域，涉及燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的测量，特别涉及燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器。

背景技术

燃料电池技术是氢能利用中的一种先进的技术，如何提高燃料电池的性能是研究人员所重点关注的。影响燃料电池性能的某些因素都能通过一些内部参数所反映出来，如局部电流密度、温度、热流密度等。

当燃料电池的结构设计不合理时，会影响燃料电池内部热量的排出，从而造成内部温度场的不均匀，而不均匀的温度场又会影响膜电极上的电化学反应，从而影响燃料电池的性能。在大电流密度放电时，如果燃料电池结构不合理，导致热量在某一局部区域聚集，造成局部温度异常升高，则过高的温度会使燃料电池的膜电极失效。燃料电池内部的局部电流密度能够反映出反应物流量、水淹状况、接触电阻等因素对燃料电池性能的影响，通过测量燃料电池内部的局部电流密度可以预测燃料电池内部的水淹情况，气体分别情况，指导燃料电池工况的选取。

对于燃料电池内部参数的测量研究大多集中在单一参数的研究，如温度的测量，传统的方法主要是将微型温度传感器、热电偶或热电阻埋入燃料电池的流道中，或与燃料电池的膜电极热压为一体，这些方法不仅加工制作困难，而且测温元件的植入也破坏了燃料电池整体结构的气密性，甚至降低了膜电极的活性面积，进而影响到了燃料电池的性能；电流密度测量，主要方法有子电池法、局部膜电极法、磁环组法等，这些方法大多需要对燃料电池的极板或流场板进行加工改造或分割膜电极组件，加工难度大、工艺复杂、制作成本高。而随着燃料电池研究的深入，单一参数的测量已不能满足研究的需要，需要测量多个参数进行统一考量，若对每种参数进行逐一测量，将会使工作时间大大增加，同时也增加了燃料电池的拆装次数，从而破坏了燃料电池性能的稳定，也降低了燃料电池所测数据的真实性。

本发明的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器能够实现燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的同步测量，而不需要对燃料电池的极板或流场板进行特殊的加工改造，也减少了燃料电池的拆装次数，从而方便了燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的测量；该发明结构简单、制作方便，适用于各种流道形状的燃料电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感器具有同步测量燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的功能。该发明采用真空蒸发镀膜方法制作，结构简单，制作方便，使用该发明减少了燃料电池的拆装次数，降低了多种参数测量传感器的植入对燃料电池性能的破坏，方便了燃料电池内部多参数的测量研究。

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-热流密度-电流密度联测传感器，包括燃料电池流场板1、温度-热流密度-电流密度联测传感器4、引线5，在燃料电池流场板1上设有流道2和脊3，温度-热流密度-电流密度联测传感器4设置在燃料电池流场板1两相邻流道2之间的脊3上，引线5的一端与温度-热流密度-电流密度联测传感器4的接线引出端相接，另一端延伸至燃料电池流场板1的边缘；燃料电池组装时，燃料电池流场板1上布置有温度-热流密度-电流密度联测传感器4的面朝向燃料电池膜电极侧并与之紧密接触。

所述温度-热流密度-电流密度联测传感器4为采用真空蒸发镀膜方法蒸镀的七层薄膜：第一层为厚0.08-0.12μm的二氧化硅绝缘层13，第二层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12μm的铜镀层14，第三层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12μm的镍镀层15；所述铜镀层14同时包括薄膜热电偶铜镀层和薄膜热流计铜镀层，所述镍镀层15同时包括薄膜热电偶镍镀层和薄膜热流计镍镀层；所述薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层的形状为长条形，中间相互搭接，搭接处构成薄膜热电偶热端结点27，首端为薄膜热电偶接线引出端28；所述薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层的形状分别为相互平行的四边形，且首尾相互搭接，搭接处构成热电堆，其中包括薄膜热流计上结点29和薄膜热流计下结点30，首端为薄膜热流计接线引出端31；第四层为在铜镀层14和镍镀层15上方蒸镀的厚为0.08-0.12μm的二氧化硅保护层16，第五层为在薄膜热流计上结点29所对应的二氧化硅镀层上方蒸镀一层厚为1.2-2.0μm的二氧化硅厚热阻层17，第六层为在先前镀层基础上蒸镀的一层厚为1.5-2.0μm的电流密度测量铜镀层18，第七层为在电流密度测量铜镀层18上方蒸镀一层厚为0.1-0.12μm的电流密度测量金镀层19；所述电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层32，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端33。

所述薄膜热电偶接线引出端28、薄膜热流计接线引出端31和电流密度测量金属镀层接线引出端33均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层13的同一侧。

温度-热流密度-电流密度联测传感器的制作步骤包括步骤一20、步骤二21、步骤三22、步骤四23、步骤五24、步骤六25、步骤七26；具体而言，步骤一20，根据二氧化硅绝缘层掩膜6在燃料电池流场板1两相邻流道2之间的脊3上蒸镀一层二氧化硅绝缘层13，作为绝缘衬底；步骤二21，在二氧化硅绝缘层13上根据铜镀层掩膜7蒸镀一层铜镀层14；步骤三22，根据镍镀层掩膜8在二氧化硅绝缘层13上蒸镀一层镍镀层15；步骤四23，在所镀铜镀层14和镍镀层15的上方根据二氧化硅保护层掩膜9蒸镀一层二氧化硅保护层16，其即作为薄膜热电偶的保护层，又作为薄膜热流计的二氧化硅薄热阻层；步骤五24，在薄膜热流计上结点29所对应的二氧化硅镀层上方根据二氧化硅厚热阻层掩膜10蒸镀一层二氧化硅厚热阻层17；步骤六25，在步骤五的基础上根据电流密度测量铜镀层掩膜11，蒸镀一层电流密度测量铜镀层18；步骤七26，在电流密度测量铜镀层18的上方根据电流密度测量金镀层掩膜12蒸镀一层电流密度测量金镀层19；由以上步骤构成温度-热流密度-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、热流密度和电流密度的同步测量。

所述温度-热流密度-电流密度联测传感器4中二氧化硅绝缘层13可制作成方形、圆形、多边形、梯形、三角形、不规则图形。

所述温度-热流密度-电流密度联测传感器4中由铜和镍组成的薄膜热电偶和薄膜热流计金属镀层材料还可以选用钨和镍、铜和钴、钼和镍、锑和钴替代，也可采用金属混合物材料如铜和康铜替代。

所述温度-热流密度-电流密度联测传感器4中薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层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；薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层的形状也是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可为长条形、弧形、菱形，首尾相互搭接后的形状可为锯齿形、弧形、波浪形、Z字形。

所述二氧化硅厚热阻层17还可位于薄膜热流计下结点30的上方。

所述温度-热流密度-电流密度联测传感器4中的薄膜热流计至少包括一对薄膜热流计上结点29、薄膜热流计下结点30。

所述温度-热流密度-电流密度联测传感器4中电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状可为方形、圆形、椭圆形，梯形。

所述薄膜热电偶接线引出端28、薄膜热流计接线引出端31和电流密度测量金属镀层接线引出端33可分别相对的布置在二氧化硅绝缘层13的两侧，其形状还可制作为椭圆形、矩形、梯形、三角形。

所述引线5的宽度为0.1-0.2mm，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0.08-0.12μm的引线二氧化硅绝缘层34，第二层为厚0.1-0.12μm的引线铜镀层35，第三层为厚0.1-0.12μm的引线金镀层36，最上一层为厚0.05-0.1μm的引线二氧化硅保护层37。

引线二氧化硅绝缘层34与引线铜镀层35和引线金镀层36在形状、位置和尺寸上均一致，引线二氧化硅保护层37与前三层在形状和位置上相同，但在靠近流场板边缘处，要略短于前三层。

所述燃料电池流场板1上流道2的形状可为平行流道、蛇形单通道流道、蛇形多通道流道、插指型流道流、不规则流道。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

本发明的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，将薄膜热电偶测温单元、薄膜热流计测热流单元和电流密度测量金属镀层测电流单元集成在一个传感器之上，实现了对燃料电池内部温度、热流密度和电流密度的同步在线测量；该发明采用真空蒸发镀膜方法制作，结构简单，制作方便，体积小，适合于各种流道形状的燃料电池流场板，不需要对燃料电池内部结构进行特殊改造，降低了由于多种传感器的植入而带来的燃料电池性能降低；同时该发明既能够对燃料电池内部某单一位置的电流密度、温度和热流密度进行同步测量，还可对多个位置进行测量。

附图说明

图1为温度-热流密度-电流密度联测传感器在平行流道流场板上布置的主观示意图；

图2为燃料电池流场板上单个温度-热流密度-电流密度联测传感器的主观示意图；

图3为燃料电池流场板上单个温度-热流密度-电流密度联测传感器的制作流程图；

图4为温度-热流密度-电流密度联测传感器引线的截面主观示意图；

图5为温度-热流密度-电流密度联测传感器在插指型流道流场板上布置的主观示意图；

图6为温度-热流密度-电流密度联测传感器在蛇形单通道流道流场板上布置的主观示意图；

图7为温度-热流密度-电流密度联测传感器在蛇形多通道流道流场板上布置的主观示意图；

图中，1、燃料电池流场板，2、流道，3、脊，4、温度-热流密度-电流密度联测传感器，5、引线；

6-12为温度-热流密度-电流密度联测传感器各镀层掩膜：6、二氧化硅绝缘层掩膜，7、铜镀层掩膜，8、镍镀层掩膜，9、二氧化硅保护层掩膜，10、二氧化硅厚热阻层掩膜，11、电流密度测量铜镀层掩膜，12、电流密度测量金镀层掩膜；

13-19为根据掩膜蒸镀的温度-热流密度-电流密度联测传感器各个镀层：13、二氧化硅绝缘层，14、铜镀层，15、镍镀层，16、二氧化硅保护层，17、二氧化硅厚热阻层，18、电流密度测量铜镀层，19、电流密度测量金镀层；

20-26为温度-热流密度-电流密度联测传感器的制作过程：20、步骤一，21、步骤二，22、步骤三，23、步骤四，24、步骤五，25、步骤六，26、步骤七；

27、薄膜热电偶热端结点，28、薄膜热电偶接线引出端，29、薄膜热流计上结点，30、薄膜热流计下结点，31、薄膜热流计接线引出端，32、电流密度测量金属镀层，33、电流密度测量金属镀层接线引出端；

34、引线二氧化硅绝缘层，35、引线铜镀层，36、引线金镀层，37、引线二氧化硅保护层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1所示，本发明的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器包括燃料电池流场板1、温度-热流密度-电流密度联测传感器4、引线5，在燃料电池流场板1上设有流道2，两相邻流道2之间设有脊3，在燃料电池流场板1两相邻流道2之间的脊3上布置有温度-热流密度-电流密度联测传感器4，其电信号通过引线5进行传导，引线5的一端与温度-热流密度-电流密度联测传感器4的接线引出端相连，另一端延伸至流场板的边缘，与外接数据采集设备相连；当组装燃料电池时，燃料电池流场板1上布置有温度-热流密度-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。

参照图2所示，本发明所述的温度-热流密度-电流密度联测传感器4包括薄膜热电偶测温单元、薄膜热流计测热流单元和电流密度测量金属镀层测电流单元，其是由采用真空蒸发镀膜方法蒸镀的七层薄膜构成：第一层为厚0.08-0.12μm的二氧化硅绝缘层13，第二层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12μm的铜镀层14，第三层为蒸镀在二氧化硅绝缘层13上厚为0.1-0.12μm的镍镀层15，第四层为在铜镀层14和镍镀层15上方蒸镀的厚为0.08-0.12μm的二氧化硅保护层16，第五层为在薄膜热流计上结点29所对应的二氧化硅镀层上方蒸镀一层厚为1.2-2.0μm的二氧化硅厚热阻层17，第六层为在先前镀层基础上蒸镀的一层厚为1.5-2.0μm的电流密度测量铜镀层18，第七层为在电流密度测量铜镀层18上方蒸镀一层厚为0.1-0.12μm的电流密度测量金镀层19；由于铜和金均为热的良导体，导热系数很高，加之蒸镀的电流密度测量铜镀层和电流密度测量金镀层都很薄，因此蒸镀在薄膜热流计和薄膜热电偶上层的电流密度测量金属镀层不会对薄膜热流计和薄膜热电偶的测量精度造成干扰。

薄膜热流计铜镀层、薄膜热流计镍镀层、二氧化硅保护层16和二氧化硅厚热阻层17构成了完整的薄膜热流计，以实现热流密度的测量，其测量原理为：由铜镀层和镍镀层首尾相互搭接构成热电堆，由于薄膜热流计上结点和薄膜热流计下结点上的二氧化硅热阻层厚度不同，从而使热电堆产生温差电势，其与薄膜热流计上结点和薄膜热流计下结点上二氧化硅热阻层的厚度差相关，而热流密度与温差、二氧化硅热阻层厚度差及导热系数相关，由于二氧化硅导热系数已知，故可计算出热流密度的大小。

图3为单个温度-热流密度-电流密度联测传感器的制作流程图：6-12为温度-热流密度-电流密度联测传感器各镀层掩膜，13-19为根据掩膜蒸镀的温度-热流密度-电流密度联测传感器各个镀层，20-26为温度-热流密度-电流密度联测传感器的制作过程。首先根据二氧化硅绝缘层掩膜6蒸镀一层二氧化硅绝缘层13，作为传感器的绝缘衬底，从而完成步骤一20；步骤二21为在二氧化硅绝缘层13上根据铜镀层掩膜7蒸镀一层铜镀层14，步骤三22为根据镍镀层掩膜8在二氧化硅绝缘层13上蒸镀一层镍镀层15；其中，铜镀层14同时包括了薄膜热电偶铜镀层和薄膜热流计铜镀层，镍镀层15同时包括了薄膜热电偶镍镀层和薄膜热流计镍镀层；步骤四23为在所镀铜镀层14和镍镀层15的上方根据二氧化硅保护层掩膜9蒸镀一层二氧化硅保护层16，其即作为薄膜热电偶的保护层，又作为薄膜热流计的二氧化硅薄热阻层；步骤五24为在薄膜热流计上结点29所对应的二氧化硅镀层上方根据二氧化硅厚热阻层掩膜10蒸镀一层二氧化硅厚热阻层17，其中薄膜热流计铜镀层、薄膜热流计镍镀层、二氧化硅保护层16和二氧化硅厚热阻层17构成了完整的薄膜热流计，实现了热流密度的测量；步骤六25为在先前镀层的基础上，根据电流密度测量铜镀层掩膜11，蒸镀一层电流密度测量铜镀层18；步骤七26为在电流密度测量铜镀层18的上方根据电流密度测量金镀层掩膜12蒸镀一层电流密度测量金镀层19；其中电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层32，实现了电流密度的测量；由以上步骤构成温度-热流密度-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、热流密度和电流密度的同步测量。

其中，温度-热流密度-电流密度联测传感器的整体形状是由二氧化硅绝缘层的形状来决定的，其不仅可以制作成图3所示的方形，还可为圆形、多边形、梯形、三角形、不规则图形等其它形状。步骤二21所蒸镀的铜镀层14同时包括了薄膜热电偶铜镀层和薄膜热流计铜镀层，同样，步骤三22所蒸镀的镍镀层15同时包括了薄膜热电偶镍镀层和薄膜热流计镍镀层。薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层的形状为长条形，中间相互搭接，搭接处构成薄膜热电偶热端结点27；薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层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。薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层的形状分别为相互平行的四边形，首尾相互搭接，搭接处构成热电堆，其中至少包括一对薄膜热流计上结点29、薄膜热流计下结点30；薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可以为长条形、弧形、菱形等，相互搭接后形状可为锯齿形、弧形、波浪形、Z字形等其它形状；二氧化硅厚热阻层17还可位于薄膜热流计下结点30的上方。薄膜热电偶和薄膜热流计中的金属镀层材料还可为钨和镍、铜和钴、钼和镍、锑和钴等替代，也可采用金属混合物材料如铜和康铜替代。步骤六25和步骤七26完成的电流密度测量铜镀层18和电流密度测量金镀层19的形状也可根据掩膜的形状而改变，可为矩形、椭圆形、圆形、三角形、梯形、不规则图形等其它形状。

薄膜热电偶的首端为薄膜热电偶接线引出端28，薄膜热流计的首端为薄膜热流计接线引出端31，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33，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28、薄膜热流计接线引出端31和电流密度测量金属镀层接线引出端33的形状不仅可为图3所示的形状，还可制作为椭圆形、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13的同一侧，也可相对的布置在二氧化硅绝缘层13的两侧，即当薄膜热流计接线引出端31位于二氧化硅绝缘层13的上侧时，薄膜热电偶接线引出端28和电流密度测量金属镀层接线引出端33布置在与薄膜热流计接线引出端31相对的二氧化硅绝缘层13的另一侧，以方便传感器引线5在流场板上的布置。

图4为温度-热流密度-电流密度联测传感器引线的截面示意图，该引线5的宽度为0.1-0.2mm，是由真空蒸发镀膜方法蒸镀的四层薄膜构成：第一层为厚0.08-0.12μm的引线二氧化硅绝缘层34，第二层为厚0.1-0.12μm的引线铜镀层35，第三层为厚0.1-0.12μm的引线金镀层36，最上一层为厚0.05-0.1μm的引线二氧化硅保护层37；引线5的引线二氧化硅绝缘层34与引线铜镀层35和引线金镀层36在形状、位置和尺寸上均一致，引线二氧化硅保护层37与前三层在形状和位置上相同，但在靠近流场板边缘处，要略短于前三层，以方便与外接数据采集设备的引线连接。

图5为温度-热流密度-电流密度联测传感器在插指型流道流场板上的布置示意图，在插指型流道流场板的脊上布置有温度-热流密度-电流密度联测传感器4，引线5一端与温度-热流密度-电流密度联测传感器接线引出端相接，另一端延伸至流场板边缘。

图6为温度-热流密度-电流密度联测传感器在蛇形单通道流道流场板上的布置示意图，在流场板的脊上布置有温度-热流密度-电流密度联测传感器4，引线5一端与温度-热流密度-电流密度联测传感器接线引出端相接，另一端延伸至流场板边缘。

图7为温度-热流密度-电流密度联测传感器在蛇形多通道流道流场板上的布置示意图，在流场板的脊上布置有温度-热流密度-电流密度联测传感器4，引线5一端与温度-热流密度-电流密度联测传感器接线引出端相接，另一端延伸至流场板边缘。

采用本发明的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，实现了对燃料电池内部温度、电流密度和热流密度的同步在线测量，简化了燃料电池内部多参数测量的步骤，减少了燃料电池拆装次数，保证燃料电池性能的稳定。

Claims (10)

1.燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，包括燃料电池流场板(1)、温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)、引线(5)，在燃料电池流场板(1)上设有流道(2)和脊(3)，温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)设置在燃料电池流场板(1)两相邻流道(2)之间的脊(3)上，引线(5)的一端与温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)的接线引出端相接，另一端延伸至燃料电池流场板(1)的边缘；燃料电池组装时，燃料电池流场板(1)上布置有温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)的面朝向燃料电池膜电极侧并与之紧密接触；其特征在于：

所述温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)为采用真空蒸发镀膜方法蒸镀的七层薄膜：第一层为厚0.08-0.12μm的二氧化硅绝缘层(13)，第二层为蒸镀在二氧化硅绝缘层(13)上厚为0.1-0.12μm的铜镀层(14)，第三层为蒸镀在二氧化硅绝缘层(13)上厚为0.1-0.12μm的镍镀层(15)；所述铜镀层(14)同时包括薄膜热电偶铜镀层和薄膜热流计铜镀层，所述镍镀层(15)同时包括薄膜热电偶镍镀层和薄膜热流计镍镀层；所述薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层的形状为长条形，中间相互搭接，搭接处构成薄膜热电偶热端结点(27)，首端为薄膜热电偶接线引出端(28)；所述薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层的形状分别为相互平行的四边形，且首尾相互搭接，搭接处构成热电堆，其中包括薄膜热流计上结点(29)和薄膜热流计下结点(30)，首端为薄膜热流计接线引出端(31)；第四层为在铜镀层(14)和镍镀层(15)上方蒸镀的厚为0.08-0.12μm的二氧化硅保护层(16)，第五层为在薄膜热流计上结点(29)所对应的二氧化硅镀层上方蒸镀一层厚为1.2-2.0μm的二氧化硅厚热阻层(17)，第六层为在先前镀层基础上蒸镀的一层厚为1.5-2.0μm的电流密度测量铜镀层(18)，第七层为在电流密度测量铜镀层(18)上方蒸镀一层厚为0.1-0.12μm的电流密度测量金镀层(19)；所述电流密度测量铜镀层(18)和电流密度测量金镀层(19)相互重叠，构成了电流密度测量金属镀层(32)，首端为电流密度测量金属镀层接线引出端(33)；

所述薄膜热电偶接线引出端(28)、薄膜热流计接线引出端(31)和电流密度测量金属镀层接线引出端(33)均制作成圆形，且均布置于二氧化硅绝缘层(13)的同一侧；

温度-热流密度-电流密度联测传感器的制作步骤包括步骤一(20)、步骤二(21)、步骤三(22)、步骤四(23)、步骤五(24)、步骤六(25)、步骤七(26)；具体而言，步骤一(20)，根据二氧化硅绝缘层掩膜(6)在燃料电池流场板(1)两相邻流道(2)之间的脊(3)上蒸镀一层二氧化硅绝缘层(13)，作为绝缘衬底；步骤二(21)，在二氧化硅绝缘层(13)上根据铜镀层掩膜(7)蒸镀一层铜镀层(14)；步骤三(22)，根据镍镀层掩膜(8)在二氧化硅绝缘层(13)上蒸镀一层镍镀层(15)；步骤四(23)，在所镀铜镀层(14)和镍镀层(15)的上方根据二氧化硅保护层掩膜(9)蒸镀一层二氧化硅保护层(16)，其即作为薄膜热电偶的保护层，又作为薄膜热流计的二氧化硅薄热阻层；步骤五(24)，在薄膜热流计上结点(29)所对应的二氧化硅镀层上方根据二氧化硅厚热阻层掩膜(10)蒸镀一层二氧化硅厚热阻层(17)；步骤六(25)，在步骤五的基础上根据电流密度测量铜镀层掩膜(11)，蒸镀一层电流密度测量铜镀层(18)；步骤七(26)，在电流密度测量铜镀层(18)的上方根据电流密度测量金镀层掩膜(12)蒸镀一层电流密度测量金镀层(19)；由以上步骤构成温度-热流密度-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、热流密度和电流密度的同步测量。

2.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)中二氧化硅绝缘层(13)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-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)中由铜和镍组成的薄膜热电偶和薄膜热流计金属镀层材料还可以选用钨和镍、铜和钴、钼和镍、锑和钴替代，也可采用金属混合物材料如铜和康铜替代。

4.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)中薄膜热电偶铜镀层和薄膜热电偶镍镀层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；薄膜热流计铜镀层和薄膜热流计镍镀层的形状也是根据掩膜的形状而设定的，其形状还可为长条形、弧形、菱形，首尾相互搭接后的形状可为锯齿形、弧形、波浪形、Z字形。

5.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述二氧化硅厚热阻层(17)还可位于薄膜热流计下结点(30)的上方。

6.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)中的薄膜热流计至少包括一对薄膜热流计上结点(29)、薄膜热流计下结点(30)。

7.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述温度-热流密度-电流密度联测传感器(4)中电流密度测量铜镀层(18)和电流密度测量金镀层(19)的形状是根据掩膜的形状而设定的，其形状可为方形、圆形、椭圆形，梯形。

8.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述薄膜热电偶接线引出端(28)、薄膜热流计接线引出端(31)和电流密度测量金属镀层接线引出端(33)可分别相对的布置在二氧化硅绝缘层(13)的两侧，其形状还可制作为椭圆形、矩形、梯形、三角形。

9.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述引线(5)的宽度为0.1-0.2mm，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0.08-0.12μm的引线二氧化硅绝缘层(34)，第二层为厚0.1-0.12μm的引线铜镀层(35)，第三层为厚0.1-0.12μm的引线金镀层(36)，最上一层为厚0.05-0.1μm的引线二氧化硅保护层(37)；

引线二氧化硅绝缘层(34)与引线铜镀层(35)和引线金镀层(36)在形状、位置和尺寸上均一致，引线二氧化硅保护层(37)与前三层在形状和位置上相同，但在靠近流场板边缘处，要略短于前三层。

10.根据权利要求1所述的燃料电池内部温度-热流密度-电流密度联测传感器，其特征在于：所述燃料电池流场板(1)上流道(2)的形状可为平行流道、蛇形单通道流道、蛇形多通道流道、插指型流道流、不规则流道。