各位讀者大家好，每月一期的燃料電池領(lǐng)域全球?qū)＠�監(jiān)控報(bào)告又和大家見(jiàn)面啦。本期監(jiān)控報(bào)告的內(nèi)容主要包括三個(gè)部分，分別為：

1、2019年6月燃料電池領(lǐng)域公開(kāi)專利整體情況介紹；

2、國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人專利公開(kāi)情況介紹；

3、部分申請(qǐng)人介紹及其公開(kāi)專利分析，主要涉及雙極板／隔板相關(guān)專利的分析；

1 整體情況介紹

1．1 專利公開(kāi)國(guó)家情況

2019年6月，燃料電池領(lǐng)域在全球范圍內(nèi)公開(kāi)／授權(quán)的專利1272項(xiàng)專利族。其中發(fā)明申請(qǐng)公開(kāi)798件（較上月增加50余件），發(fā)明授權(quán)346件。具體公開(kāi)的國(guó)家／地區(qū)以及數(shù)量情況如圖1－1所示。

圖1－1 各國(guó)燃料電池6月公開(kāi)／授權(quán)專利情況

由上圖可見(jiàn)，2019年6月燃料電池領(lǐng)域，中國(guó)公開(kāi)的專利數(shù)量最多，其次是日本、美國(guó)、韓國(guó)等重視燃料電池技術(shù)的國(guó)家。其中中國(guó)公開(kāi)專利中，發(fā)明申請(qǐng)數(shù)量較大，其數(shù)量遠(yuǎn)大于發(fā)明授權(quán)和實(shí)用新型授權(quán)，說(shuō)明在燃料電池領(lǐng)域申請(qǐng)人在中國(guó)的專利申請(qǐng)積極性較高，專利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。

1．2 專利技術(shù)分類情況

將燃料電池相關(guān)專利按照整車、動(dòng)力系統(tǒng)（燃料電池集成系統(tǒng)）、電堆、空氣循環(huán)系統(tǒng)、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、儲(chǔ)氫相關(guān)（儲(chǔ)氫瓶、儲(chǔ)氫材料等）、（廢氣、水）排放回收等11個(gè)類別進(jìn)行分類，不屬于上述類別的專利申請(qǐng)劃分至其他。從技術(shù)分布上看，與電堆相關(guān)的專利申請(qǐng)數(shù)量最多，達(dá)到了650項(xiàng)。電堆作為燃料電池的核心，除了涉及雙極板、膜電極等組件，還包含電堆相關(guān)組件的制造設(shè)備，電堆的密封、絕緣等。

圖1－2燃料電池6月公開(kāi)／授權(quán)專利的技術(shù)分布

同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)控制、檢測(cè)方面的公開(kāi)專利也較多，包括燃料電池噴射閥控制、功率控制、濕度檢測(cè)、供電時(shí)間估計(jì)等，此技術(shù)分支下的申請(qǐng)人主要集中在豐田、日產(chǎn)、現(xiàn)代等整車廠。

1．3 申請(qǐng)人專利申請(qǐng)情況

將專利申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖1－3所示。從申請(qǐng)人來(lái)看，專利公開(kāi)數(shù)量排名前10位的公司中，外國(guó)公司占據(jù)多席，且多為整車廠。其中，豐田公司公開(kāi)和授權(quán)的專利數(shù)量最多，達(dá)到了108件，其中發(fā)明申請(qǐng)公開(kāi)89件，發(fā)明授權(quán)公開(kāi)18件。現(xiàn)代公司與日產(chǎn)公司均排在豐田之后，專利公開(kāi)數(shù)量分別為51件和47件；從近三月的公開(kāi)數(shù)據(jù)來(lái)看，日韓整車廠的專利公開(kāi)量一直位于申請(qǐng)人排名前列，同時(shí)有一定數(shù)量的發(fā)明專利被授權(quán)，可見(jiàn)在燃料電池領(lǐng)域，日韓整車廠整體技術(shù)實(shí)力更為領(lǐng)先。此外，LG、大眾、日本礙子、松下、東芝以及博世等外國(guó)公司的專利公開(kāi)量均在10件以上。

圖1－3 標(biāo)準(zhǔn)化申請(qǐng)人6月公開(kāi)／授權(quán)專利排名

中國(guó)申請(qǐng)人方面，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所專利公開(kāi)數(shù)量最高，其排名為第2；大連化物所的專利公開(kāi)類型主要為發(fā)明專利申請(qǐng)，其技術(shù)主要涉及雙極板、催化劑、質(zhì)子交換膜、密封劑等，并在固體高溫燃料電池上有較多的技術(shù)改進(jìn)。以西安交通大學(xué)、清華大學(xué)代表的國(guó)內(nèi)高校，持續(xù)在燃料電池領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，專利公開(kāi)數(shù)量較多。此外，鄭州宇通客車在2019年6月公開(kāi)了12件專利，包括一件發(fā)明授權(quán)專利和實(shí)用新型授權(quán)專利，分別涉及空氣過(guò)濾裝置活性再生控制方法與裝置、車載燃料電池散熱系統(tǒng)。

2 國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人專利公開(kāi)情況

目前國(guó)內(nèi)燃料電池企業(yè)處于百家爭(zhēng)鳴的態(tài)勢(shì)，雖然目前還沒(méi)有出現(xiàn)一家獨(dú)大的情況，但是從專利申請(qǐng)情況可以對(duì)其技術(shù)研發(fā)情況做一個(gè)初步的了解。

本報(bào)告按照整車廠、燃料電池企業(yè)、科研院所對(duì)燃料電池相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步分類，并選取了部分機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)其在2019年6月的專利公開(kāi)情況。

2．1 整車廠6月專利公開(kāi)情況

整車廠在6月的專利公開(kāi)情況如圖2－1所示�？梢钥吹絿�(guó)內(nèi)幾個(gè)主流整車廠均涉足燃料電池領(lǐng)域，其專利申請(qǐng)所涉及的技術(shù)分支包括電堆、儲(chǔ)氫、加氫等。本月，整車廠中鄭州宇通客車的專利公開(kāi)數(shù)量最多。據(jù)資料顯示，宇通客車2009年開(kāi)發(fā)了第一款燃料電池客車，是國(guó)內(nèi)首家通過(guò)燃料電池商用車資質(zhì)認(rèn)證的企業(yè)，取得了國(guó)內(nèi)燃料電池客車正式的公告，建成了中原地區(qū)加氫站，獲批客車行業(yè)燃料電池與氫能中心。宇通客車現(xiàn)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了三代燃料電池客車產(chǎn)品，正在開(kāi)發(fā)第四代。

另一方面，中國(guó)一汽在6月共公開(kāi)了7件專利，主要涉及乘用車的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、氫氣泄漏位置判斷、噴氫閥控制等；此外，武漢泰歌、吉利汽車、格羅夫、北汽、中國(guó)重汽、小藍(lán)新能源汽車等均有一定數(shù)量的專利公開(kāi)。

圖2－1 整車廠6月公開(kāi)專利情況

2．2 燃料電池企業(yè)6月專利公開(kāi)情況

國(guó)內(nèi)燃料電池企業(yè)在6月的專利公開(kāi)情況如圖2－2所示。其中明天氫能共公開(kāi)了10件專利，主要涉及電堆方面。其次是芬華氫能研究院江蘇有限公司與中氫新能分別公開(kāi)了9件與5件專利，其他在6月公開(kāi)了相關(guān)專利的企業(yè)包括大洋電機(jī)、廣東索特能源、江蘇氫電、鋒源氫能、索弗克等。

圖2－2 燃料電池企業(yè)6月的專利公開(kāi)情況

2．3 科研院所（校）6月專利公開(kāi)情況

燃料電池相關(guān)科研院所（校）在6月的專利公開(kāi)情況如圖2－3所示。除了上述提及大連化物所、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)外，六月公開(kāi)專利的科研院所（校）還包括哈爾濱工程大學(xué)、華南理工大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)等，其中大連理工大學(xué)有兩篇發(fā)明授權(quán)專利，分別涉及高可靠性燃料電池堆封裝設(shè)計(jì)方法和改善燃料電池堆內(nèi)壓力分布的結(jié)構(gòu)。

圖2－3燃料電池相關(guān)科研院所（校）6月的專利公開(kāi)情況

3 部分申請(qǐng)人及公開(kāi)專利介紹

本報(bào)告第3節(jié)將重點(diǎn)分析與雙極板／隔板相關(guān)的專利，并對(duì)涉及到的主要申請(qǐng)人的專利技術(shù)分布情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

3．1 豐田公司

圖3－1 豐田公司6月公開(kāi)專利技術(shù)構(gòu)成

2019年6月，豐田公司在燃料電池領(lǐng)域共公開(kāi)專利108件，主要涉及電堆、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)檢測(cè)、動(dòng)力系統(tǒng)等技術(shù)分支。從技術(shù)分支上可以看出，豐田在燃料電池領(lǐng)域的上、中、下游都有一定的專利布局。

下文分析的豐田公司雙極板／隔板相關(guān)專利的公開(kāi)號(hào)為：CN109962256A、CN109950567A、EP3503251A1、US10316422B2、CN109943846A。

3．1．1CN109962256A＆CN109950567A－防止基板金屬被溶出，提高耐蝕性

燃料電池膜電極中存在氟化物離子，當(dāng)使用金屬雙極板／隔板時(shí)，氟化物離子可以將金屬雙極板／隔板基體材料中的金屬溶出，生成Fe2＋，從而引發(fā)芬頓反應(yīng)而生成過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫中的羥基自由基會(huì)攻擊膜電極，使得燃料電池發(fā)電性能和壽命下降，而固體電解質(zhì)膜（包含氟基電解質(zhì)樹(shù)脂）被自由基攻擊發(fā)生分解時(shí)，會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生更多的氟化物離子，從而加劇燃料電池腐蝕問(wèn)題。

通常燃料電池用金屬雙極板／隔板可利用金屬氧化物（如氧化錫）作為保護(hù)膜抑制鉻向正極擴(kuò)散，來(lái)避免燃料電池的發(fā)電性能受到影響，然而氧化錫保護(hù)膜并不能阻止氟化物離子進(jìn)入金屬雙極板／隔板。一方面是由于氟化物離子可以透過(guò)氧化錫保護(hù)膜進(jìn)入金屬雙極板／隔板基體，另一方面氟化物離子還可以通過(guò)氧化錫保護(hù)膜的缺陷或裂縫直接與金屬雙極板／隔板基體接觸，從而導(dǎo)致金屬離子溶出。

為解決上述問(wèn)題，豐田通過(guò)兩個(gè)技術(shù)手段來(lái)改善金屬雙極板／隔板的耐腐蝕性：一是在氧化錫保護(hù)膜中增加鋯元素來(lái)吸附氟化物離子（CN109962256A）；二是在氧化錫保護(hù)膜的缺陷處覆上導(dǎo)電性高分子膜，從而減少金屬雙極板／隔板基體溶出，提高金屬雙極板／隔板的耐腐蝕性（CN109950567A）。具體信息見(jiàn)下文。

CN109962256A公開(kāi)了一種燃料電池用隔板，其具有低接觸電阻，且在存在氟化物離子等高腐蝕環(huán)境下具備優(yōu)異的耐腐蝕性能。具體為：該隔板包括金屬基材（鈦或者不銹鋼等），金屬基材表面覆有氧化錫膜（膜厚優(yōu)選為10nm－300nm），氧化錫覆膜包括鋯元素（鋯具有吸附氟化物離子的性質(zhì)，能夠抑制氟化物離子透過(guò)氧化錫覆膜），鋯相對(duì)于錫的元素比（Zr／Sn）為0．10～0．70（注：根據(jù)CN109962256A說(shuō)明書(shū)內(nèi)容，元素比實(shí)際為原子比），氧化錫的鋯原子摻雜比在3．0％～16．0％。

圖3－2 燃料電池用隔板的表面附近的放大截面圖

如上圖所示，氧化錫覆膜設(shè)置于金屬基材表面的至少一部分上即可，但是由于在氣體擴(kuò)散層與隔板的接觸部分特別要求耐蝕性，因而需要在金屬基材的表面之中至少在與氣體擴(kuò)散層接觸的部分上形成氧化錫覆膜。關(guān)于元素比（Zr／Sn），從耐蝕性和接觸電阻等方面進(jìn)行考慮，優(yōu)選為0．40－ 0．50。