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燃料电池领域全球专利监控报告(2019年4月)

2、重点企业及公开专利介绍

本文选取了较有代表性的申请人进行初步分析,同时以部分技术分支专利为切入展示燃料电池领域的最新研发动态。

2.1 丰田公司

图2-1 丰田公司4月公开专利技术构成

2019年4月丰田公司在燃料电池领域一共公开了89篇专利,专利所涉及到的技术主要包括电堆、控制系统、整车集成、动力系统、热管理、储氢等。从技术构成来看,从电堆到整车、到相关的控制、配套系统,全面的专利布局充分反映出丰田在燃料电池领域技术实力雄厚。同时,从丰田之前发布的燃料电池无偿使用清单来看,也表明了丰田推动燃料电池行业发展的决心。下面对本月丰田公开的部分代表专利进行介绍、分析。

(1)电堆——抑制中心侧密封失效

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传统燃料电池制造过程中,树脂框架通过粘合剂设置在膜电极组件的外周上,整体端部被传送机器人抓持,进行压堆。然而当多个燃料电池在压堆以形成燃料电池堆时,制造出的燃料电池堆仅装载在比中心侧厚的燃料电池端部上,因此会存在中心侧发生密封失效的问题。对此,该专利公开了燃料电池及其制造方法,提供了一种发电体,其具有膜电极组件和设置在膜电极组件两侧的一对气体扩散层,以及沿着发电体表面的平面方向有一对隔板设置在发电体和树脂框架的两侧。在该燃料电池中,树脂框架包括具有厚度恒定的平坦部分和厚度小于平坦部分的薄部分,并且薄部分位于树脂框架在平面方向上的外周。该对分离器可与至少一部分的预定范围内与薄部分紧密接触以制造燃料电池堆。在此类型燃料电池中,由于薄部分与该对隔板紧密接触,预定范围和隔板彼此重叠的部分不会变得比燃料电池的中心侧厚。因此,在堆叠多个燃料电池的燃料电池堆中,仅对至少预定范围和隔板重叠的部分不施加负荷,并且可以抑制在中心处发生密封失效。

图2-2 燃料电池

制造方法是首先准备MEGA(膜电极气体扩散层组件)10、隔板20和30以及树脂框架40;接下来将上述组件进行堆叠,形成一定的位置关系;将获得的堆叠体通过机器人输送至加热压力机进行加热和加压,最终形成燃料电池堆。

图2-3 燃料电池单元的制造工艺流程图

(2)空气循环系统——空压机

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分析:

在燃料电池车中,空气压缩机用于压缩空气,并且压缩空气中的氧气被供应到燃料电池的阴极。通常存在从空气压缩机的进气口和排气口发生噪音的问题。在以往的技术中,通过设置橡胶管在进气侧可在一定程度上降低噪声。另一方面,在车辆中安装空压机和增压室需要较大的空间,常常影响到其他部件的安装。对比,该专利提供了一种空气压缩机,其需要较少的安装空间并且可有效减少噪音的产生。

图2-4 空气压缩机剖视图

空气压缩机包括:压缩机构,用于压缩进气并排出压缩空气;以及进气室部分,进气通过该进气室部分被引入压缩机构。进气室部分具有进气入口和连接到压缩机构的出口。进气室部分中具有在从入口朝向出口的方向上延伸的分隔壁,以在进气室部分中形成多个流动通道。多个流动通道具有不同的流动路径长度并且在入口和出口之间连接。

丰田的此篇空压机专利在日本、美国、欧专局、加拿大都进行了布局,此空压机类型为罗茨压缩机,用于汽车燃料电池系统中提供高频进气脉动。该空压机通过设置具有差异的流动路径长度来形成相位差导致在通过相应的第一和第二腔室之后的声波在与入口相邻的进气管中的位置处彼此抵消,从而声音产生的声波的压力水平降低,使得噪音减小。同时独立权利要求也涵盖了此解决方式,保护了包含不同流动路径长度的流动通道设置的空压机。

2.2 日产公司

图2-5 日产公司4月公开专利技术构成

2019年4月日产公司在燃料电池领域一共公开了42篇专利,专利所涉及到的技术主要包括电堆、整车、控制系统等。下面对本月日产公开的部分代表专利进行介绍、分析。

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