导读
各位读者大家好，2021年05月燃料电池全球专利监控报告全新发布～本期监控报告主要内容包括三个部分，分别为：
1、2021年05月燃料电池领域公开专利整体情况介绍；
2、国内申请人专利公开情况介绍；
3、部分技术分支公开专利介绍，包括双极板制备相关专利以及热管理相关专利。
01 整体情况介绍
1．1 专利公开地域情况
2021年5月，燃料电池领域在全球范围内公开／授权的专利共1183件，较上月公开数量有所下降。本月，中国地区专利公开数量701件，其中发明专利申请公开376件、发明专利授权公告共168件，实用新型授权公告共143件；日本公开专利数量134件，美国公开专利数量104件，韩国公开专利79件。部分公开国家／地区／组织以及数量情况如图1－1所示。
图1－1 部分地区燃料电池专利5月公开／授权情况
1．2 专利技术分支情况
图1－2 燃料电池专利5月公开／授权的技术分布
1．3 申请人专利申请情况
将专利申请人经过标准化处理后，对标准化申请人的专利申请数量进行统计，如图1－3所示。本月，丰田公司公开专利90件，其中发明专利授权公告58件、发明申请专利公开32件；现代公司公开专利51件，发明申请专利公开36件；博世公司公开专利48件，主要为发明申请专利公开；本田公司公开专利21件，大连化物所、清华大学以及可隆工业均公开专利14件；西安交通大学公开专利13件，通用汽车公开专利12件，两者公开专利类型主要为发明授权公告；松下公司、新源动力公开专利11件；亿华通公开专利10、坤艾新材料公开专利9件；未势能源、魔方新能源以及日产公司均公开专利8件；长城汽车、格罗夫、国电投氢能、森村SOFC、上海电气、上海神力均公开专利7件。
图1－3 标准化申请人专利5月公开／授权排名
在检验检测技术方面，北京新研创能公开了一种具备在线内阻检测功能的电堆测试平台，可实现对电堆以及各单电池内阻的快速在线检测；清华大学公开了一种基于电位扫描的燃料电池膜电极参数测量方法，通过接入外部激励源对燃料电池进行不同扫描速率的多组线性电位扫描，并记录以及解析响应电流密度，从而获取膜电极参数；上海捷氢公开了一种对接装置和电堆活化测试系统，在该系统中对接管始终连通电堆活化测试设备与封堵板上的管道接孔，在后续电堆活化测试时，只需将电堆运送至预定位置，并使电堆进气端板的开孔与管道接孔一一对应即可，不需要重复连接对接管；亿华通公开了一种供氢系统硬件在环测试系统，包括测试用例装置、硬件在环仿真主机、待测控制器以及测试装置等，该测试系统可消除因高压存储和氢气易燃易爆所带来的测试危险；上海电气公开了一种燃料电池模块漏水检测方法，通过在燃料电池模块内设置漏水感应片并确定进入其中的水量，可及时发现燃料电池模块内的积水情况，保证燃料电池稳定运行；上海韵量新能源公开了一种燃料电池涂布检测方法，通过利用X射线检测仪对移动中的涂层进行来回多次检测，以分别获取涂层在多个测量点处的活性物质实际面密度，检测出涂层中活性物质的迁移和分布情况。
02 国内申请人专利公开情况
2．1 国内整车厂5月专利公开情况
图2－1 整车厂5月专利公开情况
国内整车厂在5月的专利公开情况如图2－1所示。其中，长城汽车和格罗夫均公开7件专利，其中长城汽车公开专利主要涉及燃料电池车辆能量控制、燃料电池启动控制以及加氢控制等；东风汽车公开专利5件，主要涉及燃料电池汽车整车布置结构、车辆低温性能评价、燃料电池电压巡检系统电气连接结构以及电堆打包钢带送料装置等；一汽解放公开专利5件，主要涉及燃料电池阴极催化剂制备、膜电极密封装置以及膜电极制备用夹具等；中国一汽公开专利5件，主要涉及燃料电池发动机支撑结构、线束布置结构、氢循环系统。奇瑞汽车、宇通客车均公开专利3件；长安汽车、金龙汽车均公开专利2件。
2．2 燃料电池企业5月专利公开情况
图2－2 燃料电池企业5月专利公开情况
国内燃料电池企业在5月的专利公开情况如图2－2所示。新源动力公开专利11件，主要涉及金属双极板耐久性加速测试、自增湿CCM、CCM与气体扩散层界面粘接剂、适用于狭缝涂布的催化层浆料以及单电池测试方法等；亿华通公开专利10件，主要涉及燃料电池热管理、气液分离装置、分水装置、尾排氢浓度估算等；坤艾新材料公开专利9件，主要涉及石墨双极板、高温质子交换膜制备、气体扩散电极等；魔方新能源和未势能源均公开专利8件，其中未势能源公开专利主要涉及空气供应方法、自动排水装置、系统配电盒等；国电投氢能、上海电气、上海神力均公开专利7件，其中上海神力公开专利主要涉及膜电极弱片筛选方法，低温启动集流板、防止冷却液污染方法等；爱德曼、风氢扬、浙江高成绿能、河南豫氢、潍柴动力以及中汽创智均公开专利6件；上海捷氢以及武汉喜玛拉雅光电科技均公开专利5件。其他在5月公开相关专利的企业还包括明天氢能、武汉中极氢创、烟台东德、大连宇科创能等。
2．3 科研院所（校）5月专利公开情况
图2－3 燃料电池科研院所（校）5月专利公开情况
燃料电池相关科研院所（校）在5月的专利公开情况如图2－3所示。其中，大连化物所公开14件，主要涉及质子交换膜制备、低温燃料电池用催化剂制备、抗反极催化剂制备等；清华大学公开专利14件，主要涉及燃料电池寿命预测方法、高功率密度导流板、膜电极参数测量、热管理等；西安交通大学公开专利13件，主要涉及内翅温控双极板、储热轻质型双极板，空压机、双层连接极串联管状固体氧化物燃料电池制备等；大连理工大学以及吉林大学均公开专利6件，其中大连理工大学公开专利主要涉及有序超薄膜电极、多孔复合材料电催化剂制备等；南京大学、同济大学、武汉船用电力推进装置研究所均公开专利5件，其中同济大学公开专利主要涉及高压内胆碳纤维全缠绕气瓶密封结构、储氢瓶快速加注优化、超薄双极板以及汽车能量管理等。
03 部分技术分支公开专利介绍
3．1 双极板制备相关专利介绍
3．1．1 丰田公司 CN112864412A 燃料电池隔板制造方法
密封构件与隔板通过注射成型一体化时，存在翘曲的问题。如图所示，当向上、下模施加高压来将隔板夹紧时，隔板加压部会发生塑性变形；当橡胶材料因注射压力向下挤压时，隔板返回平坦状态。但将隔板从成型模具中取出，隔板会因反弹而发生翘曲。若在隔板翘曲的情况下进行电堆组装，则难以进行定位，且密封构件可能因表面接触压力分布不均而致使其密封性能发生劣化。
基于此，丰田公司通过改进成型模具设计，在成型模具上设置肋突出部64与肋凹陷部63，在密封构件与隔板本体一体化的过程中形成加强肋33a、33b，通过加强肋提升隔板本体刚性，防止从成型模具取出隔板时，隔板因反弹而发生翘曲。
3．1．2 威孚高科 CN213278134U 大功率质子交换膜燃料电池用双极板
传统PEMFC双极板有采用平行直流道结构的冷却流场，该结构虽简单且容易加工，但冷却分布效果不佳。双极板中间部分的冷却效果比两边要好，造成燃料电池冷却效果不均匀。基于此，威孚高科采用“分配点阵＋直流道结构”的冷却流场结构来有效保证双极板电化学反应区域的冷却效果，同时可避免电堆组装时因压差过大导致冷却液外泄的问题。
3．1．3 上海治臻 CN112795886A 金属双极板导电耐蚀预涂层制备
为了提高金属双极板的导电性和耐蚀性，通常会在金属基材上涂覆导电耐蚀涂层。为了提高导电耐蚀涂层与金属基材的结合性能以及降低基材中离子析出，通常会在两者之间沉积一层金属过渡层。然而，在金属薄板冲压过程中，由于金属薄板应变较大，涂覆有过渡层的导电耐蚀涂层可能会发生开裂现象，甚至从金属基材上剥离。基于此，上海治臻提出了一种用于金属双极板成型的导电耐蚀预涂层，通过在金属基材表面上依次涂覆离子注入层、界面扩散层以及表面导电层来改善结合性能与延展性能。其中离子注入层主要包括贵金属离子（Au、Pt等）、过渡金属（Ti、Cr、Nb等）以及非金属离子（C、N、Si），主要用于改善涂层的腐蚀性能和成形性能；界面扩散层主要为过渡金属的碳化物或氮化物，用于消除离子注入产生的缺陷，并提高涂层和基材之间的结合力。
3．1．4 武汉中极氢创 CN112331879B 气体／冷却液分配区结构改进
现有双极板阴、阳极板的一侧面设有供气体通过的气体流场槽，另一侧面设有供冷却液通过的冷却液流场槽。气体进入气体流场槽前或冷却液进入冷却液流场槽前，会先经过对应的分配区。但现有分配区并不能十分均匀地对气体和冷却液进行分配，从而导致燃料电池工作效率较低。
基于此，武汉中极氢创公开了一种燃料电池双极板，该双极板气体流场区包括多条气体流场槽，气体分配区和气体流场区通过分流段连通。气体分配区中和第一条状连接通道连接的是垂直段，由于垂直段的槽壁没有和第一条状连接通道倾斜，因而不会改变气体的流动方向，同时还能有效减少湍流和涡流的产生，以使得气体能均匀地分散至分配区各处。另外，双极板还设有冷却液分配区，其中冷却液分配槽和冷却液流场区的冷却液流场槽连通，且该冷却液分配槽中相邻的两个分配段之间均具有夹角，冷却液在流经冷却液分配槽后流向至少会改变两次，因此冷却液可均匀地分散至冷却液流场区的各个冷却液流场槽内，从而保证燃料电池效率。
3．1．5 同济大学 CN112768720A 一板三场式超薄双极板
为了提升电堆功率密度，克服现有双极板厚度减小有限且两张分别带流道的流场板组合难度高的问题，同济大学提出了一种一板三场式超薄燃料电池双极板。该双极板由一张流场板和一张盖板构成，盖板上没有流场，燃料气体、氧化气体和冷却液的流场全部位于一张流场板上，构成所谓的“一板三场”结构。由于只有一张流场板上有流道，从而减少了双极板的总厚度，进而使电堆体积大大减少，提升了电堆功率密度。
3．1．6 上海电气 CN112786913A 双极板
双极板流道设计对反应气体流动均匀性、排水性能以及电堆组装都至关重要。为了改善现有双极板流道设计中存在的问题，上海电气公开了一种双极板结构设计，该双极板包括从本体表面上形成的多条流道，流道为波浪形，流道从第一端口朝向第二端口逐渐变窄。该流道结构可有效保证气体流速，使流道尾端产生的水能够较快蒸发，有效解决流道第二端口排水困难、容易发生堵水的问题。
3．2 热管理相关专利介绍
3．2．1 现代公司 CN112824140A 热管理系统
热管理系统可阻断并冷却热以保持燃料电池发电系统内的热平衡。常规热管理系统利用三通阀和四通阀来执行正常运行时的温度控制、冷启动时的发电机预热、停车时的残留氧气消耗以及防止离子过滤器高温暴露等。由于热管理系统使用的这两个阀需要消耗大量成本，因此现代公司提出了一种能够利用一个阀来控制冷却剂温度和冷却剂流的热管理系统。该热管理系统包括电堆、加热器、散热器、使冷却剂循环的泵以及五通阀，通过调节从电堆、加热器、散热器中至少一个供应到泵的冷却剂流量来控制冷却剂的温度，实现系统热平衡。
3．2．2 亿华通 CN112751062A 燃料电池发动机温度控制
由石墨双极板构成的燃料电池发动机在工作时，在每个目标功率下的冷却液温度需要是固定的，不随环境温度变化而变化。现有技术根据环境温度来调整冷却液温度的控制方法，不能满足石墨双极板燃料电池温度的控制要求。基于此，亿华通提出了一种燃料电池发动机温度控制方法，该方法根据环境温度对散热器以及选自节温器和水泵的一种或两者进行修正，可消除因环境温度改变而造成实际冷却液温度控制不稳，产生发散性震荡、不能收敛而偏离目标值的问题，使得冷却液温度始终最佳，保证燃料电池发动机性能。
3．2．3 福州大学 CN213242609U 一种均衡散热的热管理系统
为了保证燃料电池具有良好的动力输出性能、可靠的安全性及较长的使用寿命，必须建立有效热管理策略，提高燃料电池动力系统运行温度对工况和环境的适应性。基于此，福州大学公开了一种均衡散热的热管理系统，可降低水冷型电堆内部温度差以及提高电堆温度场分布均匀度。该热管理系统通过温度传感器采集冷却液通道口P1、P2温度并计算两者的温度差，通过有限状态机策略判断及控制冷却液的流向，实现燃料电池的热场均衡分布；通过集总参数能量守恒方程描述电堆的内部温度动力学方程，来分析燃料电池的产热和散热情况，并将燃料电池冷却液通道中间位置P0处所测得的实时温度作为反馈信号，用以实时调节冷却液流速，实现对燃料电池工作温度控制。
3．2．4 武汉雄韬氢雄 CN213212191U 主循环集成散热结构
现有顶置氢燃料发动机主散热系统一般是由一组散热器组成，散热器宽度方向尺寸较大，横向布置占用的空间很大，导致空间内布置不了其他的零部件，对空间的利用率不高，达不到最优化的集成设计。基于此，雄韬氢雄公开了一种主循环散热集成结构。该散热集成机构包括散热器组件、膨胀水箱、线束组件、水管组件以及电器件组件。其中散热器组件有两组，通过水管组件与膨胀水箱、氢燃料电池发动机形成循环水路；膨胀水箱、水管组件及电器件组件集成在散热器组件一侧侧边；电器件组件包括有防护盒体。
3．2．5 仙湖实验室 CN112820895A 热管理系统
现有燃料电池热管理系统的冷启动性能、结构紧凑性和余电处理能力均有待提高或增强。因此，佛山仙湖实验室公开了一种冷启动性能优异、结构紧凑的燃料电池发动机热管理系统。该热管理系统包括电堆、PTC加热回路、散热回路和中冷回路；该热管理系统采用纳米流体（0．5％Al2O3水基纳米流体）作为换热介质。通过利用PTC加热回路、散热回路和中冷回路的协调工作，使热管理系统结构更简单，更紧凑，流阻更小。
