作為空調(diào)領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，格力電器同樣在燃料電池領(lǐng)域有一定的技術(shù)創(chuàng)新。經(jīng)專利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，截止2021年3月10日，格力電器在燃料電池領(lǐng)域公開(kāi)的相關(guān)專利共計(jì)115件。

格力電器以空調(diào)產(chǎn)業(yè)為支柱的同時(shí)，大力拓展智能家居、智能裝備、新能源技術(shù)等多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)，2018年年報(bào)將新能源產(chǎn)業(yè)拓展上升到公司發(fā)展戰(zhàn)略層面，而燃料電池作為新能源產(chǎn)業(yè)中的一員，自然也受到了格力的重視。值得一提的是，格力燃料電池相關(guān)專利申請(qǐng)最早開(kāi)始于2019年第一季度，該時(shí)間節(jié)點(diǎn)也與格力發(fā)展規(guī)劃相吻合。另外，經(jīng)專利發(fā)明人統(tǒng)計(jì)，目前格力在燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)人員共有57人（不代表實(shí)際情況）。

在格力專利技術(shù)方面，目前格力電堆方面的專利主要涉及雙極板結(jié)構(gòu)改進(jìn)與制備、質(zhì)子交換膜與膜電極制備、電堆結(jié)構(gòu)改進(jìn)等；在動(dòng)力系統(tǒng)方面，格力主要改進(jìn)了燃料電池用DC／DC和備用電源控制等；在熱管理方面，格力從雙極板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、散熱器設(shè)計(jì)、系統(tǒng)檢測(cè)與控制層面全方面地改進(jìn)了燃料電池散熱性能，確保燃料電池發(fā)電性能；另外，格力在燃料電池空壓機(jī)技術(shù)上也有較多的創(chuàng)新。

在燃料電池應(yīng)用方面，格力專利中提及到三種場(chǎng)景，包括直流微網(wǎng)系統(tǒng)、家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)、空調(diào)外機(jī)，主要涉及小功率電堆。

關(guān)于直流微網(wǎng)系統(tǒng)方面，格力主要是利用燃料電池發(fā)電保證直流微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。格力目前在全國(guó)重點(diǎn)區(qū)域集中實(shí)施了直流示范項(xiàng)目，整合了國(guó)網(wǎng)南網(wǎng)及建筑院所的產(chǎn)學(xué)研用資源，特別是在山西大同開(kāi)展了能源革命排頭兵展示館項(xiàng)目，全力打造全直流微網(wǎng)。關(guān)于家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)，格力主要將燃料電池的余熱供給家庭使用、并將燃料電池發(fā)電電力用于家庭供電，該應(yīng)用場(chǎng)景與格力宣傳的“零碳生活、綠色世界”相吻合。關(guān)于空調(diào)外機(jī)場(chǎng)景的使用，格力將燃料電池集成在空調(diào)外機(jī)內(nèi)，可解決移動(dòng)式空調(diào)用電高峰電力供應(yīng)不足的問(wèn)題。

01  格力電器雙極板相關(guān)專利

格力雙極板的主要類型為金屬雙極板，大部分雙極板用于水冷型電堆，少數(shù)雙極板用于風(fēng)冷型電堆。在格力早期申請(qǐng)的雙極板專利中，有采用將冷卻水入口設(shè)置在極板中心位置處的設(shè)計(jì)，以更好地對(duì)極板中央反應(yīng)區(qū)域進(jìn)行冷卻，具體極板結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)下圖。

在通過(guò)雙極板結(jié)構(gòu)優(yōu)化改善冷卻液流動(dòng)以及促進(jìn)排水方面，專利CN201911093404．9通過(guò)使相連接的極板的冷卻流道沿冷卻液流動(dòng)方向?qū)ΨQ設(shè)置，且其交疊區(qū)域重合，同時(shí)優(yōu)化氣體流道與冷卻液流道的寬度比，來(lái)降低冷卻液流動(dòng)時(shí)的流阻，降低燃料電池的寄生功率；專利CN202010238488．7通過(guò)一面設(shè)置蛇形氣體流道，一面設(shè)置直線型、弧形或折線形的冷卻流道，來(lái)改善排水性能和降低冷卻液的流動(dòng)阻力。

在通過(guò)雙極板改善氣體分配均勻性、提高燃料電池發(fā)電性能方面，專利CN202010047839．6公開(kāi)了在陰極板中間設(shè)置有多條平行波浪形流道以及在陽(yáng)極板中間設(shè)置多條平行直流道來(lái)使氫氣和氧氣在流場(chǎng)中流動(dòng)更加均勻，使反應(yīng)更加充分；專利CN202010573255．2公開(kāi)了通過(guò)設(shè)置多個(gè)氫氣、氧氣進(jìn)口和出口，并將進(jìn)出口與相應(yīng)流道連通，來(lái)解決了“三進(jìn)三出”（1個(gè)氫氣進(jìn)氣口、1個(gè)氧氣進(jìn)氣口、1個(gè)冷卻水進(jìn)水口，對(duì)應(yīng)3個(gè)出口）雙極板中由于單一進(jìn)出口結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致氣體分配不均的問(wèn)題。

在提高電堆功率密度方面，專利CN201910728860．X公開(kāi)了在極板上形成兩個(gè)活性區(qū)域，且兩個(gè)活性區(qū)域共用一個(gè)非活性區(qū)域，從而提高了活性區(qū)域的占比以及非活性區(qū)域的利用率，使燃料電池結(jié)構(gòu)更加緊湊，提高了電池功率密度。

另外，格力專利CN202010287280．4還公開(kāi)了一種用于無(wú)人機(jī)、小型備用電源或小功率燃料電池系統(tǒng)的風(fēng)冷電堆用雙極板，該雙極板結(jié)構(gòu)如下圖所示，包括陰極板和陽(yáng)極板，其可形成直流道流場(chǎng)，采用高速硬模沖壓形成，密封采用激光焊接。

格力其他雙極板專利一覽

總體而言，格力雙極板的技術(shù)改進(jìn)主要涉及以下方面：改善氣體的分布均勻性、改善冷卻液的流動(dòng)、改善生成水的排出、提高電堆功率密度、提高雙極板可加工性和減少制造成本等。

02  格力電器電堆結(jié)構(gòu)相關(guān)專利

在電堆結(jié)構(gòu)方面，格力的改進(jìn)主要集中在提高電堆功率密度、熱交換性能以及改善氣體分布不均衡等。例如，專利CN201910439773．2公開(kāi)了一種緊湊型燃料電池結(jié)構(gòu)，兩個(gè)并聯(lián)的子電池共用一個(gè)陽(yáng)極板，其中第一陽(yáng)極氣體槽道13、第二陽(yáng)極氣體槽道14的陽(yáng)極氣體可以互通，利用陽(yáng)極板雙側(cè)的供氣可同時(shí)滿足兩個(gè)膜電極的氣體消耗；專利CN202021655343．9通過(guò)第一內(nèi)壁部21的結(jié)構(gòu)增大氣體流通通道2的流通面積，使氣體的分配更加均勻，提高電堆的工作效率。

另外，格力還公開(kāi)了兩種風(fēng)冷型電堆，如專利CN201910672211．2公開(kāi)的電堆中，膜電極和單極板在電池單元疊置方向間隔交錯(cuò)設(shè)置，每一單極板的兩側(cè)分別形成陽(yáng)極氣體槽道和陰極氣體槽道，相比于現(xiàn)有常規(guī)金屬雙極板燃料電池結(jié)構(gòu)，該電堆厚度能大約降低一半，極板兩側(cè)分別為陽(yáng)極氣體和陰極氣氣體的流動(dòng)空間。專利CN202020377026．9中電堆增加了進(jìn)風(fēng)區(qū)域面積，形成了更加均勻的進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)，有利于提高陰極反應(yīng)氣體傳質(zhì)、提高陰極反應(yīng)氣體流量、降低其流動(dòng)阻力等。

03  格力電器熱管理相關(guān)專利

在燃料電池?zé)峁芾矸矫?，格力公開(kāi)的專利既涉及風(fēng)冷型電堆，也涉及到水冷型電堆。在風(fēng)冷型電堆熱管理上，專利CN202011257507．7通過(guò)在電堆和風(fēng)機(jī)之間設(shè)置可變散熱風(fēng)道，利用控制器調(diào)整可變散熱風(fēng)道上多個(gè)散熱子風(fēng)道的開(kāi)啟數(shù)量或關(guān)閉數(shù)量，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電堆的精準(zhǔn)控溫。

在水冷型電堆熱管理方面，專利CN202010833148．9通過(guò)利用高壓氫氣降壓降溫，通過(guò)換熱器釋放冷量，將冷量送入冷凝器中，來(lái)為空壓機(jī)出口空氣降溫，同時(shí)對(duì)燃料電池進(jìn)口空氣溫度進(jìn)行控制，解決了燃料電池進(jìn)口空氣溫度過(guò)高的問(wèn)題。專利CN202011085521．3公開(kāi)了一種散熱裝置，其導(dǎo)熱件可貼合于極板，可將極板的熱量傳導(dǎo)至散熱裝置。散熱裝置還包括翅片，翅片越接近極板中心位置處其導(dǎo)熱面積越大，可加快對(duì)極板中心位置的散熱，防止中心位置熱量集中的問(wèn)題。

專利CN202011249473．7為確保燃料電池溫度不超過(guò)其損壞閾值，提供了一種溫度控制方法。通過(guò)監(jiān)測(cè)燃料電池功率和電壓變化，計(jì)算出所需的冷卻液流量，并直接調(diào)整對(duì)應(yīng)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)裝置，使得冷卻液流量可隨工況變化及時(shí)、迅速地作出調(diào)整，避免因溫度測(cè)量延遲特性導(dǎo)致燃料電池內(nèi)部溫度超過(guò)允許值。專利CN202011255952．X針對(duì)現(xiàn)有大功率燃料電池降溫效果較差的問(wèn)題，提出了一種溫度控制方法。當(dāng)溫度傳感器測(cè)得燃料電池內(nèi)部溫度大于設(shè)定閾值時(shí)，可通過(guò)降溫子系統(tǒng)，利用系統(tǒng)中的風(fēng)扇對(duì)純水進(jìn)行冷卻處理；同時(shí)調(diào)整水泵運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，提升水流速度對(duì)純水進(jìn)行降溫，以實(shí)現(xiàn)快速降溫。專利CN202011356244．5在電堆一側(cè)設(shè)置散熱裝置，該散熱裝置包括混合腔，通過(guò)利用混合腔對(duì)散熱通道內(nèi)的冷卻介質(zhì)及混合腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行混合，由于混合腔冷卻介質(zhì)的溫度低于散熱通道內(nèi)冷卻介質(zhì)的溫度，從而無(wú)需借助外接耗電散熱器件對(duì)燃料電池內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)，有效提高了燃料電池的電能利用率、減少了燃料電池體積。

總體而言，格力關(guān)于電堆熱管理方面的改進(jìn)主要包括提升散熱性能，維持電堆溫度適宜以其發(fā)揮最大性能，減少散熱裝置帶來(lái)的電能損耗以及減少燃料電池系統(tǒng)體積等。

04   格力電器燃料電池應(yīng)用相關(guān)專利

在燃料電池應(yīng)用方面，目前格力申請(qǐng)的專利主要涉及直流微網(wǎng)系統(tǒng)、家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)以及空調(diào)外機(jī)等。

例如，專利CN202020330699．9中提及了使用氫能燃料電池發(fā)電保證直流微網(wǎng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定、高效和綠色運(yùn)行。

專利CN202020515628．6公開(kāi)了一種家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其中蓄熱模塊能夠回收燃料電池的廢熱，并將熱能提供給家庭使用；儲(chǔ)能模塊能夠接收并存儲(chǔ)燃料電池的電能；直流供電模塊能夠?qū)⑷剂想姵睾蛢?chǔ)能模塊提供的電能輸送給家庭用電設(shè)備。

專利CN202021427896．9公開(kāi)了一種空調(diào)外機(jī)，燃料電池設(shè)置在空調(diào)外機(jī)殼體內(nèi)，燃料電池和外機(jī)換熱器共用一個(gè)風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)引導(dǎo)的氣流可分別與燃料電池、外機(jī)換熱器進(jìn)行換熱，減少了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件，降低了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。如當(dāng)外機(jī)運(yùn)行在制熱模式時(shí)，外機(jī)風(fēng)扇反向轉(zhuǎn)動(dòng)，室外空氣先流經(jīng)空冷燃料電池后再流經(jīng)外機(jī)換熱器，使得空氣被燃料電池加熱后再流經(jīng)外機(jī)換熱器，有效地將空冷燃料電池的熱量帶到外機(jī)換熱器處吸收。通過(guò)利用燃料電池的余熱給室內(nèi)供熱，進(jìn)一步提高了燃料電池的能量綜合利用率。