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燃料電池領域全球專利監控報告(2020年3月)

導讀

各位讀者大家好,每月一期的燃料電池領域全球專利監控報告又和大家見面啦。本期監控報告的內容主要包括三個部分,分別為:

2020年3月燃料電池領域公開專利整體情況介紹;國內申請人專利公開情況介紹;部分申請人介紹及其公開專利解讀,具體包括豐田公司確保氫氣排出方法以及具有改善排水性能的隔板專利解讀、現代公司膜電極水管理相關專利解讀、戴姆勒公司加濕器專利解讀以及中科院大連化物所雙極板密封專利解讀。

一、整體情況介紹

1.1 專利公開地域情況

2020年3月,燃料電池領域在全球范圍內公開/授權的專利共912件,較上月相比,數量有一定增加。本月,中國地區的發明專利申請公開數量較上月(255)下降較多,發明授權專利公告數量較上月(37)有所增加,實用新型專利授權公告數量總體與上月持平。部分公開國家/地區/組織以及數量情況如圖1-1所示。

圖1-1 部分地區燃料電池專利3月公開/授權情況

1.2 專利技術分支情況

圖1-2 燃料電池專利3月公開/授權的技術分布

1.3 申請人專利申請情況

將專利申請人經過標準化處理后,對標準化申請人的專利申請數量進行統計,如圖1-3所示。其中,豐田公司公開的專利為97件,其中發明申請和發明授權數量分別為55、41件;現代公司和LG公司的專利公開數量分別為28、24件;國家能源投資集團有限責任公司與北京低碳清潔能源研究所作為共同申請人的專利公開數量為13件,均為發明專利申請公開,主要涉及加氫站和SOFC發電系統相關技術;武漢泰歌公開專利13件,實用新型專利占比較大,共計9件。

圖1-3 標準化申請人專利3月公開/授權排名

本月,在燃料電池應用上,豐疆智能科技股份有限公司公開了3件關于搭載有燃料電池的混合動力拖拉機的專利;武漢海億新能源科技有限公司公開了1件涉及燃料電池農用拖拉機的專利;斗山摩拜創新株式會社公開了3件關于燃料電池無人機的專利;豐田公司公開了6件關于社區氫能與燃料電池應用的專利。

二、國內申請人專利公開情況

2.1 國內整車廠3月專利公開情況

國內整車廠在3月的專利公開情況如圖2-1所示。其中,中國一汽公開了10件專利,技術主要涉及催化劑制備、系統控制、動力系統等;東風汽車公開了4件專利,技術主要涉及膜電極制備、電堆固定、系統控制等;其他在3月公開相關專利的整車廠還包括武漢泰歌、格羅夫、廣汽集團、奇瑞汽車、上汽集團等。

圖2-1 整車廠3月專利公開情況

2.2 燃料電池企業3月專利公開情況

國內燃料電池企業在3月的專利公開情況如圖2-2所示。其中,江蘇華荷氫電公開專利8件,主要涉及電堆相關技術;大洋電機公開專利7件,主要涉及反應氣體供應與動力系統等,其中有3件專利為PCT專利公開;其他在3月公開相關專利的企業還包括深圳國氫、濰柴動力、新柯力化,上海驥翀、莒納新材料等。

圖2-2 燃料電池企業3月專利公開情況

2.3 科研院所(校)3月專利公開情況

燃料電池相關科研院所(校)在3月的專利公開情況如下圖所示。其中,三家科研機構,中科院大連化物所、中科院上海有機化學研究所、武漢船用電力推進裝置研究所(主要涉及石墨雙極板技術)分別公開專利10、10、5件;3月公開相關專利的院校包括:西安交大、北京科技大學、清華大學、天津大學等。

三、部分申請人及公開專利介紹

本月第3節將對部分申請人的公開專利進行解讀,并對涉及到的申請人的專利技術分支情況進行簡要介紹。

3.1 豐田公司

圖3-1 豐田公司3月公開專利技術分支情況

2020年3月,豐田公司在燃料電池領域共公開專利97件,主要涉及電堆、系統控制、整車等技術分支。

下文分析的豐田公司燃料電池相關專利的專利公開號為JP2020047418A、JP2020047440A(JP2020047441A、JP2020047442A)。其中JP2020047418A主要涉及停機檢查、維修前排除電堆內氫氣的方法;JP2020047440A(JP2020047441A、JP2020047442A)主要涉及一種具有改善排水性能的隔板。

3.1.1 JP2020047418A——確保氫氣從燃料電池系統中排出的方法

為了確保燃料電池長期穩定進行發電,需要定期停機并對其進行檢查。在對燃料電池系統進行檢查時,出于安全考慮,需要對燃料電池進行放電,并用惰性氣體置換系統內的氫氣,具體包括電堆內的氫氣和陽極氣體供應單元中的氫氣。

現有技術在燃料電池停止發電并判斷進入放電處理過程后,首先向電堆供給惰性氣體(氮氣、氬氣等),然后檢測電堆電壓是否低于預定值Va;當電堆電壓≤Va時,判斷放電完成。然而,在燃料電池停止發電時,其電堆電壓也可能低于Va,此時放電處理過程十分短暫,無法確保系統內的氫氣完全排出。

基于此,JP2020047418A提出一種確保放電處理過程中氫氣完全排出的方法及燃料電池系統,具體如下:

圖3-2 JP2020047418A燃料電池系統

車輛燃料電池系統如圖3-2所示,燃料電池系統100包括電堆10、控制裝置20、陽極氣體供應單元50、陰極氣體供應單元30等。當燃料電池系統停止發電后,停止供應反應氣體,此時電堆剩余電壓值接近于零。維修人員將惰性氣體罐72連接至陽極氣體供應單元50,然后開始進行維修前預處理。

預處理流程見圖3-3(a)。首先,控制單元21控制空壓機以預定轉速(可選200NL/min)將空氣供應至電堆陰極,使電堆電壓上升;控制單元確定從電壓測量單元84獲取到的電壓值是否已經上升至預設電壓V1(V1≈開路電壓OCV);若已上升至V1,則在一定時間后進一步判斷電壓測量單元84獲取的電壓值是否已經小于或者等于預設電壓V2(V2是指當燃料電池陽極附近不存在氫氣時通過實驗或者模擬得來的電壓值,V2<v1);當電壓值≤v2時,則說明陽極處的氫氣被消耗殆盡;控制單元21接下來控制陽極氣體供應單元50向電堆供應惰性氣體,此時陽極管道51中的氫氣也被供應至電堆內;供應至電堆內的氫氣與陰極氣體進行反應,使電堆電壓再次升高,此時再次測量電壓值并判斷是否已上升至v1;當電堆電壓上升至v1,在一定時間后,再次測量電堆電壓是否已經下降至v3(v3可設置為≤v2);當電堆電壓≤v3時,則說明陽極氣體供應單元和電堆內的氫氣均以被去除。< p="">

圖3-3 (a)預處理流程圖;(b)預處理過程中電壓變化

在預處理完畢后,維修人員可對燃料電池系統進行檢查、維護、維修等工作。

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