流量传感器在燃料电池中的应用

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燃料电池的空气供应系统对进入燃料电池的空气进行过滤、加湿及压力调节，为燃料电池的阴极供给适宜状态的空气（氧气）。以丰田Miria为例，空气供给系统主要由空气滤清器、空压机、中冷器、三通阀、背压阀以及消声器等部件组成。下面工采网小编来重点说说空气流量计在燃料电池中的应用。

燃料电池空气供应系统中，空气流量计也是不可忽视的一个关键部件。说起来燃料电池发动机中用到的空气流量计与传统发动机上用的空气流量计基本一致，主要功能是用来测量进入空气管道的空气流量，进而用于标定进入燃料电池阴极的氧气的过量系数，对于燃料电池堆及燃料电池系统的性能有较大影响。一般而言，对燃料电池系统中空气路的空气流量计的技术要求有：

1.响应时间快；

2.测量精度高；

3.流阻小；

4.可靠性高。

下面空气流量计为例介绍一下其结构和原理。

1-插入式传感器，2-圆柱形壳体，3-外盖，4-外盖测量通道，5-插入式传感器壳体，6-混合电路，7-传感器，8-底板，9-O型圈，10.温度传感器

1.1空气流量计结构图

该空气流量计是热膜式空气质量流量计，属于一种热式流量计。根据托马斯（Thomas）提出的“气体的放热量或吸热量与该气体的质量流量成正比”的理论，利用外热源对传感器探头加热，气体流动时会带走一部分热量，会使得探头温度改变，通过测量因气体流动而造成的温度变化得出气体的质量流量。

空气流量计中，传感器元件及其温度传感器和加热区域位于待测的气流中，测量管内的部分气流通过插入式传感器壳体上的一个测量通道流经传感器元件，通过校准调整管内的气流总质量。工采传感器推荐一款采用MEMS技术的流量芯片传感器可以很好的作为发动机进气量系统中的流量计核心传感器。主要参数性能如下：

ISweek工采网品牌气体流量传感器 - AFE-01。ISweek芯片级气体流量传感器AFE-01是欧洲原始生产厂家代工的公司。开发了装配有流速检测元件的MEMS流量传感器。拥有引以为傲的高级别灵敏度，可以精确检测达到0.001m/s的气体流速变化。生产出体积只有5 mm x 3.5 mm x 0.2 mm的芯片。AFE-01流量传感器由四个铂薄膜电阻组成，基于流速的函数，在硅基材料制成的传感器元件上通过腐蚀形成一层薄膜片，薄膜片上有一个加热电阻和各种温度传感器。同时AFE-01流量芯片因为体积小且耐高温（-20°C~150°C的工作环境），很好的温度补偿电路，非常适合应用在空气流量计中使用。

AFE-01具有以下特点:

体积非常小，双流向检测、检测小质量物体的流动、简单的信号处理电路和标定、完全固定的机械元件、优异的重复性、优异的长期稳定性、适用于多种行业或安装到不同外壳、最优的性价比。如图：

特性：测量原理：热量原理

检测量程：0 ... 0 m/s （以CTA模式的电路为例）

灵敏度：0.001 m/s

精 度：< 2%测量值（取决于电路和标定）

响应时间：T63% < 0.5 S

温度范围：-20…… +150 °C

电气连接：绝缘漆包铜线 (一般长度25 mm)

加热元件：RH (25°C) = 34Ω± 10%

检测元件：Rs_i (25°C) = 425Ω±10%

参考元件：RR (25°C) = 710Ω± 10%

供电电压：一般为 2~5 V（取决于气体流速）。