3．1．3 JP2020113372A——燃料电池堆的制造

燃料电池电堆在制造过程中，需要通过密封垫圈对相邻双极板进行密封。但是由于密封垫圈在电堆内部，很难通过外部检测发现密封垫圈发生变形，而变形的密封垫圈会影响电堆性能。

为解决上述问题，丰田公司利用超声波来检测密封垫圈是否发生变形。由于超声波的波速和通过的空间密度有关，因此当垫圈发生变形时，接收到的超声波的波速较慢，由此可以判断电堆垫圈是否发生变形。参见下图，在电堆两侧分别放置超声波发生器和接收器，并通过接收器计算超声波的强度。当电堆的密封垫圈未出现变形时，超声波的强度，若电堆密封垫圈出现变形，超声波强度降低。通过超声波检测电堆密封垫圈是否出现异常，可以尽早对出现异常的电堆进行更换和处理，提高了电堆生产的良品率。

图3－2 利用超声波来检测密封垫圈是否发生变形

3．2 本田公司

2020年7月，本田公司在燃料电池领域共公开专利37件，主要涉及电堆、整车、系统控制等技术分支。

下文分析的本田公司燃料电池相关专利的专利公开号为WO2020138338A1。WO2020138338A1燃料电池活化方法。

3．2．1 WO2020138338A1——燃料电池的活化方法及装置

燃料电池电堆装配完成后，其发电性能较差，为提升其发电性能需要对电堆进行活化处理。现有技术中，对电堆进行活化处理采用重复向电堆供应反应气体，然后停止供应空气的操作，但是这样会导致氢气渗透到阴极，并在下一次供应空气时，氢气和空气中的氧气在阴极直接发生反应，其产生较大热量会加速电堆的性能衰减。

为了改善上述问题，本田公司对于活化的流程进行改进。参见下图，活化过程为第一通电步骤和第二通电步骤交替进行，其中第一通电步骤是向阳极通入氢气，向阴极通入空气和惰性气体混合气体，然后电堆输出通过电负载连通，燃料电池进行发电，经过一段时间后，进入第二通电步骤，此时关闭阴极空气通道，仅向阴极通入惰性气体，由于空气浓度下降，电堆电压开始下降，而由于阴极填充惰性气体，因此氢气不会交叉泄露到阴极，也就保证了在第一通电步骤中，阴极的空气不会直接与氢气直接发生反应。当电堆输出电压低于阈值电压后一段时间后，重新开启空气通道，电堆进入第一通电步骤，由此反复循环对电堆进行活化。

图3－3 WO2020138338A1燃料电池活化流程

3．3 博世公司

2020年7月，博世公司在燃料电池领域共公开专利32件，主要涉及电堆、氢系统等技术分支。

下文分析的博世公司燃料电池相关专利的专利公开号为CN111373158A、CN111373341A。CN111373158A、CN111373341A主要涉及氢气配量阀结构。

3．3．1 CN111373158A、CN111373341A——氢气配量阀

本月博世公司公开了2件专利，都是关于氢气配量阀结构的。参见下图，配量阀的总体结构大致相同，主要包括电磁体、电磁衔铁、弹簧、关闭元件、密封元件和流通通道几个部分，电磁衔铁在电磁铁和弹簧的合力作用下沿阀体上下移动，当电磁铁不通电时，电磁衔铁被弹簧压紧，关闭元件带动密封元件将流通通道密闭，氢气不能从流通通道流出；而当电磁铁通电后，电磁衔铁向上移动，密封元件不能将流通通道密封，氢气可以从流通通道流出。电磁衔铁移动的位移与电磁铁线圈电流大小相关，因此可以通过控制电磁铁线圈电流的大小来控制氢气流量。

为了进一步提升配量阀的使用效果，本月博世公司的两件专利分别对于配量阀的安装对中精度以及密封效果进行改进。参见下图中左图，博世公司在喷嘴的外侧上布置有密封元件54，该密封元件用于对接收喷嘴开口中的间隙进行密封。参见下图中右图，博世公司在配量阀的纵轴线径向地设计有第一阶梯和第二阶梯，用于将配量阀在泵壳体和喷射泵主体对中和导向。

图3－4 氢气配量阀改进示意图

3．4 国内燃料电池企业相关专利一览