小型直接甲醇燃料电池具有能量密度高、结构简单、燃料更换容易等优点，被认为是取代当前便携式电子产品电池的最可能替代电源。温度在电池运行中扮演很重要的角色，它不仅影响电极的电化学反应，气体的相对湿度，膜内的质量传输，更影响电池的热管理。了解电池内温度分布和热量的传输对于理解其他参数的分布、优化结构设计、调整最佳运行参数、数值建模等都有重要的作用。　　目前关于电池内部温度的测量已经有很多测试方法，但是电池内部热流密度的测量，迄今为止未见公开文献报道。因此，根据小型自呼吸燃料电池的特点，结合薄膜传感器尺寸小、灵敏度高、响应速度快等优点，本文自行设计并制作了微型薄膜传感器，并将其布置在电池中，实现了电池内部温度和热流的同步在线测量。　　传感器的大小为4mm×8mm，包括一个用于热流测量的热电堆和用于温度测量的热电偶。热电堆的18对热电偶组成了9对差分热电偶，通过在热电偶的不同结点上设置不同厚度的热阻层，实现热流密度的测量。同时，选用二氧化硅、氧化铝陶瓷和聚酰亚胺薄膜三种不同材料作为薄膜传感器的基片材料。　　对比不同基片薄膜传感器的静态和动态测试结果发现，以聚酰亚胺薄膜为基片的传感器有良好的性能表现，其中薄膜热电偶和薄膜热流计的灵敏度分别为19.94μV/℃和0.010121μV/(W/m2)，响应时间分别是0.26s和1.57s，拟合直线的相关系数均为0.997。　　最后将3个薄膜传感器布置在阴极流场板上来测量电池内部的温度和热流，薄膜热电偶可以测量膜电极表面温度的瞬态变化，并且电流密度的阶跃变化越大，温度的动态响应越迅速。实验发现电流密度与膜电极表面温度二者之间不是线性关系，在减低的电流密度下，膜电极表面的温升较为缓慢，而当电流密度大于一定数值后，膜电极表面的温升明显增大。　　电池运行温度为60℃，甲醇溶度为1mol/L和2mol/L时，电池膜电极表面的最大温度变化为0.9℃和0.95℃。未放电时，电池内部的热流值为100W/m2，计算得到实验用多孔膜电极的导热系数为0.018 W/m·K。