[发明专利]一种在线测量燃料电池电流密度分布的装置及方法

权利要求书

1.一种在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述装置包括：基板和多个测量单元；

所述基板包括多个测量区域，每个所述测量区域上均设置有一个所述测量单元；

每个所述测量单元均包括第一电极、第二电极，以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的电阻；所述第一电极和所述第二电极分别设置在所述基板的相对表面上；所述电阻的两端通过导电结构分别与所述第一电极和所述第二电极电连接；

所述基板可插入燃料电池堆的相邻两个单电池中，以使所述第一电极和所述第二电极分别与所述两个单电池的电极接触。

2.根据权利要求1所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述导电结构为设置在所述基板上的第一导电通孔和第二导电通孔；

所述第一电极与所述电阻通过所述第一导电通孔电连接；

所述第二电极与所述电阻通过所述第二导电通孔电连接。

3.根据权利要求1所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述基板包括第一绝缘层和依次设置在所述第一绝缘层上的第二绝缘层和第三绝缘层；

所述导电结构包括第一导电层和第二导电层；所述第一导电层位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间；所述第二导电层位于所述第二绝缘层和所述第三绝缘层之间；所述电阻设置在所述第一导电层和所述第二绝缘层之间；所述第一导电层包括分离的第一导电部和第二导电部，所述第一导电部和所述第二导电部分别与所述电阻电连接；

所述第一电极设置在所述第一绝缘层远离所述第一导电层的表面上，所述第二电极设置在所述第三绝缘层远离所述第二导电层的表面上；

所述导电结构还包括设置在所述第一绝缘层上的第三导电通孔、设置在所述第三绝缘层上的第四导电通孔、以及设置在所述第二绝缘层上的第五导电通孔；所述第三导电通孔用于将所述第一电极与所述第一导电部电连接；所述第四导电通孔用于将所述第二电极与所述第二导电层电连接；所述第五导电通孔用于将所述第二导电层与所述第二导电部电连接。

4.根据权利要求1所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述基板的尺寸与待测所述燃料电池堆的单电池的尺寸相适应。

5.根据权利要求1所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，多个所述测量单元阵列排布在所述基板上。

6.根据权利要求1所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述电阻的温度系数为-25ppt/℃～25ppt/℃，工作温度为150℃～200℃。

7.根据权利要求6所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述电阻为锰铜合金电阻、康铜合金电阻、铁铬铝合金电阻中的任一种。

8.根据权利要求1所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极为面电极；所述第一电极与所述第二电极分别与所述基板面接触。

9.根据权利要求1所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极为金电极。

10.一种应用于权利要求1～9中任一项所述的在线测量燃料电池电流密度分布的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述基板插入待测所述燃料电池堆中任意相邻两个单电池中；

通过数据采集设备同步采集所述基板上阵列分布的第i行第j列所述测量单元中所述电阻两端电压差ΔU_ij，根据I_ij＝ΔU_ij/R，得到第i行第j列所述电阻的电流，所述电流为流经所述电阻对应位置处的所述第一电极和所述第二电极的电流I_ij；

通过公式J_ij＝I_ij/(S/N)计算所述测量单元对应位置处的所述单电池的电流密度，其中S为所述单电池的表面积，N为阵列分布的所述测量单元的总个数。