揭秘聚合物电解质膜燃料电池创新决策树,助力未来研发方向

2023-11-10


聚合物电解质膜燃料电池创新与专利报告
创新决策树的意义和流程图


内容源自瑞士b-science.net《聚合物电解质膜燃料电池创新与专利报告2023版》

b-science.net为锂离⼦电池社区提供了⼀项受欢迎的信息服务,这种机器学习⽅法允许识别具有⾼度商业相关性的专利申请,它绘制了各种参与者采⽤的关键技术决策(创新决策树)和⼯艺流程。
这项服务促进了新产品的成功推出,⽬前受到美国、亚洲和欧洲的⼯业电池研发/产品管理团队、学术研究社区和⻛险投资⼈的信赖。


交换




图 1:燃料电池催化剂⽀撑材料(暂定版本)

决策树的例⼦来⾃b-science.net '⾼能正极创新与专利报告'。预计的燃料电池和电解槽创新决策树:










创新决策树
















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创新决策树描绘了不同的商业参与者如何针对在市场上推出技术新颖的产品做出不同的决策,这通常构成关键的创业(不可保险的)⻛险,将决定公司2-10年后的竞争地位。

•   聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)催化剂开发
•    PEM电解槽 (PEMEL) 催化剂开发
•    PEM双极板组成和结构
•    PEM膜结构开发
•    PEM⽓体扩散层 (GDL) 开发
•    PEM堆栈和模块配置开发
•    阴离⼦交换膜(AEM)催化剂开发
•    AEM聚合物架构开发


对最先进技术和相应决策树的理解有助于识别尚未探索的有前途的未来研发⽅向,以及与现有参与者的差异化。











流程图示例
















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图2:PEM 燃料电池⽓体扩散电极

贺利⽒章节摘录中显示了基于对于膜燃料电池和电解槽相关的专利组合进⾏分析⽽⽣成的流程图示例。

技术概览:
燃料电池均由阴极、阳极和隔膜/电解质层组成。但每种类型的燃料电池看起来都不⼀样。如果隔板/电解质层由质⼦交换膜(PEM,图 2)组成,则电极催化剂将涂覆在由聚合材料制成的全氟磺酸(PFSA)的固体膜电解质的两侧。⾏业现有技术使⽤杜邦(现为科慕)的商⽤Nafion PFSA膜。沉积催化剂的常规⼤规模⽣产⽅法包括喷涂、丝⽹印刷、刮⼑涂布、缝模和微凹版涂布。

电解槽⽐燃料电池具有更⼴泛的市场范围,因为绿⾊氢也将⽤于⽣产化学品和燃料的原料。近期的关键产品将是通过⽔电解⽣产的绿⾊氢⽓。本报告的范围侧重于氢。CO2电解和共电解等主要由固体氧化物电解槽(SOEC) 提供服务的技术,虽然可能出现在ML模型和在线   b-science.net专利数据库中,但在很⼤程度上并未涵盖。
关键绩效⽬标
燃料电池和电解槽的研发⽬标由为燃料电池和电解槽设定的关键性能指标(KPI) ⽬标确定,例如由美国能源部 (US DOE) 和位于阿联酋阿布扎⽐的国际可再⽣能源机构(IRENA)制定。典型参数与电池的成本、效率、寿命以及操作参数有关——例如压⼒、斜坡时间、电流密度、⾯积和关键原材料(CRM)的使⽤。KPI ⽬标设置在价值链的不同层次,既单独针对催化剂、GDL,也针对整个电堆和最终应⽤,例如燃料电池汽⻋、⽕⻋、公共汽⻋等。专利中的创新描述对达到KPI⽬标的能⼒是有帮助的,例如GDL厚度、贵⾦属负载量、效率、电流密度等。这种趋势将特别⽤作深潜部分分析的⼀部分,例如“迎接吉瓦规模的挑战”。
借助此报告,可以将内部产品开发进度与竞争对⼿进⾏⽐较。


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固态锂离子电池(PDF,221页)

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