一种用于燃料电池的电极，其置于电解质膜和具有流体通道的隔离件之间；所述电极包括与所述电解质膜接触的催化剂层；以及与所述隔离件接触的气体扩散层；其中所述催化剂层包括包含分散在离聚物粘合剂树脂中的多个第一催化剂颗粒的催化剂部；和包含具有零催化剂颗粒浓度的离聚物粘合剂树脂的离聚物部；其中所述离聚物部具有墙或多个柱的形状；以及其中具有墙或多个柱的形状的所述离聚物部形成网格图形；并且在网格间形成所述催化剂部。

### 一、 目标专利权利要求1的技术方案理解与说明书解释

结合目标专利说明书（CN101861669B），权利要求1的技术方案解释如下：

* **技术特征A~C（基本电极构造）**：定义了电极置于电解质膜（说明书附图2中201）与具有流体通道的隔离件（双极板208/214）之间，包含接触电解质膜的催化剂层（203/205）和接触隔离件的气体扩散层（208，含基板与微孔层）。

* **技术特征D（催化剂部）**：催化剂层内包含催化剂部（21），由第一催化剂颗粒（如Pt或Pt/C）分散在离聚物粘合剂树脂（如Nafion）中构成，提供电化学反应活性位点。

* **技术特征E（离聚物部及催化剂浓度）**：催化剂层内还包含离聚物部（22），其特点是**离聚物粘合剂树脂中具有零催化剂颗粒浓度**（即纯离聚物树脂，不含催化剂颗粒，说明书[0016]、[0036]）。

* **技术特征F与G（离聚物部的微观几何拓扑）**：离聚物部具有“墙”或“多个柱”的形状，且该墙/柱在平面上**形成网格图形（Grid Pattern）**，催化剂部（21）填充/形成于网格的网格间隙中（说明书[0042]、[0045]及图5）。

* **整体解决的技术问题与效果**：针对常规MEA中电解质膜与电极层界面反应面积有限、界面接触不良及传质阻力大的问题（说明书[0010]-[0013]），通过在催化剂层中构建网格状的纯离聚物墙/柱网络，建立质子传输“高速公路”，显著增加质子传导性、界面反应表面积以及与电解质膜的粘结耐久性（说明书[0015]、[0046]）。

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### 二、 对比文件技术特征公开情况详细分析

#### 1. 对比文件D1：US2004038808A1（公开号：US2004038808A1）

* **特征A、B、C（公开）**：D1段落[0006]-[0008]及图2公开了包含质子交换膜（PEM 102）、阳极/阴极电催化剂层（120/122）、流体分布层（106/112）和带有流路的双极板（108/114）的MEA。

* **特征D（公开）**：D1段落[0098]、[0168]公开了电催化剂层包含催化剂颗粒（如Pt/C）与质子传导聚合物（PCP/离聚物，如Nafion）。

* **特征E（实质公开/部分公开）**：D1段落[0174]-[0179]、[0188]-[0193]公开了通过直写/喷墨方式沉积不同成分的墨水，段落[0030]、[0174]公开了可以单独沉积质子传导聚合物（PCP）墨水，其内部不含电催化剂（即催化剂浓度为0）。

* **特征F、G（实质公开/部分公开）**：D1段落[0188]-[0197]、[0300]-[0302]及图9b、11a-12b公开了通过直写/喷墨技术在电极层平面（X-Y方向）或厚度（Z方向）上构建棋盘状（Checkerboard Pattern）、阵列网格状图案或三维浓度梯度区域（区域1180、1181、1182）。但D1未明确将“纯离聚物部”特意限定为“连续墙构成的网格图形并将催化剂部围在网格间”。

#### 2. 对比文件D2：KR1020040070164A（公开号：KR1020040070164A）

* **特征A、B、C（公开）**：D2段落[0014]-[0017]、[0029]及图4公开了包含电解质膜（1）、两侧的催化剂层（6, 61 / 62, 63）及气体扩散层（4, 41）的MEA。

* **特征D（公开）**：D2段落[0029]、[0043]-[0044]公开了催化剂层包含分散在离聚物（Nafion）或疏水聚合物（PTFE）中的炭黑担载铂催化剂（Pt/C）。

* **特征E（未公开）**：D2段落[0029]、[0043]-[0044]中，D2的催化剂层由“疏水性聚合物催化剂层”和“离子传导性聚合物催化剂层”双层组成，**两层中均含有大量的催化剂颗粒**，未公开“具有零催化剂颗粒浓度的纯离聚物部”。

* **特征F、G（未公开）**：D2段落[0029]、[0034]及图4、图5b公开了疏水催化剂层与离子传导催化剂层之间的界面呈现“梳齿状（빗살 형태 / Comb-like）”咬合结构，其目的是增加双层界面的接触面积，而非由离聚物墙在平面上形成网格图形并在网格间充填催化剂部。

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### 三、 特征比对表格

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### 四、 最接近对比文件的选择及理由

在创造性分析中，**对比文件D1（US2004038808A1）最适合作为最接近的对比文件**。

#### 核心理由如下：

1. **技术领域与整体构思高度契合**：

* D1与目标专利均聚焦于通过**直写/喷墨打印（Direct-write / Ink-jet）技术**精细控制电极催化剂层内部微观结构与成分梯度，解决电化学反应三相界面（3-phase interface）优化及传质阻力问题（D1段落[0028]-[0030]、[0211]-[0212]；目标专利[0015]、[0039]）。

2. **技术特征覆盖度最高**：

* D1不仅公开了基本电极结构（特征A-D），更重点公开了利用喷墨打印在X-Y平面及Z轴厚度方向上交替沉积不同墨水（如纯质子传导聚合物PCP墨水与电催化剂墨水），形成棋盘状、二维/三维网格阵列图案（特征E、F、G的绝大部分技术要素，见D1段落[0174]-[0197]及图9b、11a-12b）。

3. **技术问题与效果方向一致**：

* D1（段落[0010]-[0012]、[0188]）与目标专利（段落[0010]-[0015]）均致力于降低质子传输阻力（Ohmic loss）、提高离聚物网络连通性并扩大有效反应表面积。

*(注：D2（KR1020040070164A）虽然也涉及催化剂层微观界面的改进，但其核心是通过高压热压形成“疏水催化剂层-亲水催化剂层”的齿状咬合界面，且两层均含有催化剂，未涉及纯离聚物相及网格打印技术，因此仅适合作为次要对比文件或背景技术。)*

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### 五、 未被最接近对比文件公开的技术特征及其在其他对比文件中的情况

* **最接近对比文件D1未完全公开的特征**：

D1虽然公开了通过喷墨打印形成纯离聚物（PCP）区域以及网格/棋盘状图案，但**未明确将“纯离聚物部”具体形状限定为“墙或多个柱并连贯形成网格图形（Grid Pattern），且催化剂部充填于网格之间”**这一特定微观空间拓扑组合。

* **其他对比文件（D2）的公开情况**：

查阅对比文件D2（KR1020040070164A），D2公开的是梳齿状界面（Comb-like interface），且两层均含有催化剂颗粒（段落[0029]、[0043]-[0044]），**D2同样未能公开上述未被D1完全公开的技术特征**。

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### 六、 提出无效请求时最薄弱的技术特征分析

若对目标专利权利要求1提出无效宣告请求，**最薄弱的技术特征（即专利权人的核心防线/无效攻防的关键焦点）**是：

> **“离聚物部包含具有零催化剂颗粒浓度的离聚物树脂”与“该离聚物部具有墙形状并形成网格图形，且催化剂部形成于网格之间”的组合特征（即特征E + F + G的特定微观网格结构）**。

#### 攻防分析与无效突破点：

1. **薄弱点理由（无效请求人的突破口）**：

* **公知常识/常规设计演进**：在燃料电池领域，网格状（Grid/Mesh）流道或导电/导离子网络是极常见的平面/微观拓扑结构。D1已经明确教导了利用喷墨打印将纯离聚物（PCP）和催化剂墨水打印成图案化区域（如棋盘阵列图9b、11a-12b）。将图案化区域具体设定为“网格墙”形式，属于本领域技术人员基于D1的教导，为进一步优化质子传导路径而容易想到的常规结构选择。

* **功能显而易见性**：网格形状（Grid Pattern）本质上是二维连续网络的物理表现，离聚物形成连续网格能够提供无缝的质子传输通道，这一技术效果对于本领域技术人员而言是完全可以预期的。

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### 七、 进一步的对比文件检索策略

由于现有的D1和D2在“纯离聚物墙构成网格图形且催化剂位于网格内”这一微观几何拓扑特征上存在微小缝隙，为了确保彻底无效权利要求1，建议采取以下补充检索策略：

1. **扩展专利分类号（IPC / CPC）联合检索**：

* **H01M4/86, H01M4/88**（燃料电池电极及其制造方法）

* **H01M8/1004, H01M8/1023, H01M8/1039**（膜电极组件及离聚物结构）

* **B41J, B05D**（喷墨打印/图案化涂布在电极制备中的应用）

2. **精准关键词组合（多语言组合检索）**：

* **离聚物/聚合物网络**：`(ionomer OR "proton conducting polymer" OR Nafion OR "catalyst-free")`

* **微观网格/墙/柱形态**：`(grid OR mesh OR wall OR column OR pillar OR honeycomb OR lattice OR "checkerboard pattern")`

* **制造工艺（直写/图案化）**：`("ink-jet" OR "direct-write" OR pattern* OR print*)`

* **检索式逻辑构建示例**：

`(H01M4/86 OR H01M8/10) AND (ionomer OR Nafion) AND (grid OR mesh OR lattice OR honeycomb) AND (catalyst-free OR "zero concentration")`

3. **重点检索方向与非专利文献（NPL）**：

* **聚焦早期喷墨打印MEA专利族**：重点检索Cabot Corp.（D1申请人）、Ballard Power Systems、Toyota、General Motors、Hyundai等车企及电池巨头在2000—2009年间关于“Ink-jet printed patterned catalyst layer”或“Structured MEA”的同族及关联专利。

* **学术期刊文献（NPL）**：检索《Journal of Power Sources》、《Electrochimica Acta》、《Journal of The Electrochemical Society》中关于“Patterned ionomer”、“Inkjet printed catalyst layer”、“Grid-structured PEMFC electrode”的研究论文（学术界常早于工业界发表微观图案化电极喷印技术）。

作为经验丰富的专利代理师，我将紧密结合**目标专利（CN101861669B）说明书**及权利要求，对对比文件进行全面深刻的法律与技术比对分析。

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### 一、 目标专利说明书对权利要求1的解释

依据目标专利说明书（CN101861669B）的记载，权利要求1各技术特征的具体含义及发明构思解释如下：

1. **基本结构（特征A、B、C）：** 电极位于电解质膜（201）与具有流体通道的隔离件（双极板/流场板）之间，包含催化剂层（203/205）和气体扩散层（208）。催化剂层与电解质膜直接接触，气体扩散层与隔离件接触[0009, 0015, 0050]。

2. **催化剂层微观构型（特征D、E、F、G）：**

* **催化剂部（21）：** 包含分散在离聚物粘合剂树脂中的第一催化剂颗粒（如Pt、Pt-Ru等）[0015, 0031]。

* **离聚物部（22）：** 说明书明确指出离聚物部包含离聚物粘合剂树脂，且第二催化剂颗粒的浓度可以为零（即零催化剂颗粒浓度）[0015, 0016, 0019]。

* **几何与拓扑分布（网格/墙/柱）：** 离聚物部被喷射/构造为**墙（wall）或多个柱（pillar）**的形状，并形成**网格图形（grid pattern）**，而催化剂部则填充/形成于**网格之间**[0015, 0025, 0026, 0042, 0045]。

* **技术效果与目的：** 传统电极在XY平面上是均匀的混合墨水层。本发明通过在催化剂层中引入纯离聚物（无催化剂）构成的**网格状墙/柱结构**，极大地提高了质子/离子导电性，显著增加了电解质膜与催化剂层界面处的反应表面积，并改善了接触与耐久性[0001, 0010, 0015, 0046]。

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### 二、 对比文件技术特征比对与详细出处

以下为各对比文件对权利要求1技术特征的公开情况分析（附具体原文段落出处）：

#### 1. D1（US6153323A）

* **公开号：** US 6153323 A

* **特征公开分析：**

* **特征A、B、C：** **公开**。D1公开了用于甲醇燃料电池（DMFC）的电极，包括电解质膜（5）、阳极（1，含基底2和催化剂3）、阴极（4）以及流场板（8, 9）[Summary, Detailed Description, Fig. 1]。

* **特征D：** **公开**。公开了催化剂颗粒与离聚物墨水混合形成的催化剂层（3）[Detailed Description, Paragraph 4, Fig. 1]。

* **特征E：** **实质公开/隐含公开**。D1公开了在基底/催化剂上涂覆纯质子传导离聚物（如Nafion）进行浸渍（Impregnation）[Summary, Detailed Description, Fig. 1]。

* **特征F、G：** **未公开**。D1中的离聚物是作为整体涂层或浸渍层均匀分散/涂覆在整个基底表面，**完全没有公开**离聚物呈“墙或柱的形状”、形成“网格图形”、且“催化剂部形成于网格之间”的二维/三维空间微观阵列图案。

#### 2. D2（JP2002124270A）

* **公开号：** JP 2002124270 A

* **特征公开分析：**

* **特征A、B、C：** **公开**。公开了质子交换膜燃料电池，包括固体高分子膜（21）、催化剂层（22/23）、气体扩散层（24/25）及隔离板（50/60，带通道65和立筋/隔板66）[段落 0020-0025, 图1, 图3]。

* **特征D：** **公开**。催化剂层由载铂碳粉、离子交换树脂（Nafion）及树脂混合构成[段落 0022]。

* **特征E：** **实质公开**。D2实施例4公开了在扩散层与催化剂层之间引入不含催化剂颗粒的纯离子交换树脂“中间保水层（26）”[段落 0076-0082, 图8]。

* **特征F、G：** **未公开**。D2的保水性调整（包括中间保水层或扩散层调整）是**宏观区域控制**（即在“与流体通道对向区域65”和“与隔板立筋对向区域66”之间做不同涂布量或不同比表面积的区分，或仅在空气入口段20A涂布）[段落 0030-0034, 0078-0084]，其离子树脂层是连续涂布层（仅局部有无或厚薄之分），**完全没有公开**离聚物部本身构成“墙或柱状形成的网格图形”以及“催化剂部位于网格之间”的微观结构布局。

#### 3. D3（US20020192530A1）

* **公开号：** US 20020192530 A1（注：D3与D2为同族专利，技术内容高度一致）。

* **特征公开分析：**

* **特征A、B、C、D、E：** 同D2。公开了膜电极组件（MEA）、催化剂层、气体扩散层及不含催化剂颗粒的中间保水层（Intermediate water retentive layer 26）[段落 0044-0051, 0158-0167, 图1, 图8]。

* **特征F、G：** **未公开**。同D2，仅公开了基于通道（Channel-facing part 26A）与立筋（Rib-facing part 26B）的宏观保水差异化涂布，**未公开**离聚物具有“墙/柱状形成的网格图形”以及“催化剂部形成于网格之间”。

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### 三、 权利要求1技术特征比对表格

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### 四、 最接近对比文件的选择与创造性分析

#### 1. 整体解决的技术问题与技术效果分析

* **目标专利（CN101861669B）：**

* **解决的问题：** 解决传统电极在XY方向上均匀涂覆导致电解质膜与催化剂层界面传质/传导受限、以及通过将电解质膜表面做成波浪形容易产生应力和加工困难的问题[0010-0013]。

* **技术效果：** 通过喷墨打印等方式在催化剂层内部构建具有**网格图形的墙/柱状纯离聚物网络**，极大地**提高了三相界面的质子/离子导电性**，显著增加了反应表面积和机械/界面粘合耐久性[0015, 0046]。

* **D1 (US6153323A)：**

* **解决的问题：** 解决直接甲醇燃料电池（DMFC）中阳极碳基底氧化处理后水润湿性过强导致催化剂深入基底内部、以及质子传输路径阻力大的问题[Summary, Para 3-5]。

* **技术效果：** 通过在涂布催化剂前/后浸渍纯离聚物，阻挡浆料过度渗透并建立质子传导通道[Detailed Description, Para 15]。

* **D2 (JP2002124270A) / D3 (US20020192530A1)：**

* **解决的问题：** 解决无加湿/低加湿条件下，由于气体通道与立筋区域水分蒸发速率不均造成的电极/高分子膜局部干燥或积水问题[段落 0005-0010]。

* **技术效果：** 通过在对应流体通道区域和立筋区域施加差异化的保水层（如差异化涂布纯离子树脂保水层26），实现膜和电极平面的**保水性与湿润性均一化**[段落 0011-0016, 0078-0080]。

#### 2. 最接近对比文件的确定

* **结论：D2（或其同族D3）最适合作为最接近的对比文件。**（D1也可作为备选最接近对比文件）。

* **原因分析：**

1. **技术领域与结构重合度：** D2/D3与目标专利均属于质子交换膜燃料电池（PEMFC/DMFC）电极结构领域，且D2/D3明确公开了在催化剂层/扩散层结构中引入**不含催化剂颗粒的纯离子树脂层（中间保水层26）**（即特征E），其整体电极叠层架构与目标专利最为接近。

2. **D1的局限：** D1虽然也涉及离聚物浸渍，但其重点在于解决碳基底氧化后的浆料渗透问题，其离聚物是全面浸渍，结构描述不如D2/D3详细。

#### 3. 区别技术特征与创造性攻防点

* **区别技术特征：** 相比于最接近对比文件（D2/D3或D1），目标专利权利要求1的区别特征为**特征F和特征G**：即“离聚物部具有墙或多个柱的形状，且形成网格图形；并在网格间形成催化剂部”。

* **其他对比文件是否公开：**

* **否。** 审查现有对比文件（D1、D2、D3）：

* D1仅为均匀浸渍；

* D2/D3仅为基于通道/立筋宏观尺寸（毫米级）的连续带状或片状差异涂布（如在通道下方涂离子树脂，立筋下方不涂），**完全没有公开或暗示在催化剂层微观/平面上构建“墙/柱状网格图形（Grid pattern）”，更未公开“催化剂部镶嵌于网格之间”**。

* **结论：** 仅凭现有的D1、D2、D3三篇对比文件进行组合，**不足以以破坏权利要求1的创造性（第22条第3款）**。因为将离聚物部构造成“墙/柱状网格图形”并把催化剂部置于网格间，具有明确的提高三相界面微观质子传导与反应面积的技术效果，且在现有对比文件中缺乏明确的技术启示（Technical Teaching）。

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### 五、 无效请求中最薄弱的技术特征及进一步检索策略

#### 1. 最薄弱的技术特征（专利权人的防线与无效突破口）

* **最薄弱特征：特征F与特征G的表述宽度（即“墙或多个柱的形状形成网格图形”）。**

* **薄弱原因分析：**

1. 说明书[0042]-[0044]及图5显示，当通过喷墨打印在平面上按阵列喷射离聚物墨滴时，相连的离聚物线条自然形成交叉网格（Grid pattern）。在半导体、微纳制造或印刷电子领域，利用喷墨打印/网格化印刷（Mesh/Grid printing）来分隔功能相（催化相与导电/导离子相）属于较为常规的技术手段。

2. 如果在燃料电池或电化学领域存在将电极层微观结构图案化（Patterning）、网格化（Grid/Mesh patterned electrode）以提高传质的公知常识或相近对比文件，特征F和G极易被认定为“本领域技术人员结合公知常识或常规图案化工艺容易想到的技术方案”。

#### 2. 进一步的对比文件检索策略（针对无效请求人）

若要成功无效权利要求1，必须重点补充**针对微观网格图案化（Patterned Catalyst Layer / Ionomer Grid / Micro-pillar Array）**的对比文件。建议采取以下检索策略：

1. **扩展检索关键词组合（英文/中文）：**

* **核心结构词：** (grid OR mesh OR pillar OR wall OR pattern* OR micro-pattern* OR array)

* **功能相/材料词：** (ionomer OR Nafion OR binder OR catalyst-free OR "zero catalyst")

* **电极/组件词：** (fuel cell OR catalyst layer OR membrane electrode assembly OR MEA OR electrode)

* **制造工艺词：** (inkjet print* OR screen print* OR micro-dispensing OR lithography)

2. **重点IPC/CPC分类号检索：**

* `H01M 4/86`（燃料电池电极的制造或结构）

* `H01M 4/88`（燃料电池电极的制造过程，特别是图案化涂布、喷墨打印）

* `H01M 8/1004`（膜电极组件MEA的特定制造方法）

3. **关键技术检索方向：**

* **方向一（图案化/网格催化剂层）：** 检索在2009年（目标专利优先权日/申请日）之前公开的、利用喷墨打印（Inkjet printing）或丝网印刷在膜/气体扩散层上形成**网格状（Grid/Mesh）、柱状（Pillar）或条纹状（Strip/Pattern）离聚物或催化剂**的专利或非专利文献（如Journal of Power Sources, Electrochimica Acta等学术论文）。

* **方向二（多相微观结构控制）：** 检索通过光刻、模板法或喷射法将纯Nafion（离聚物）打印成点阵/网格，再填充催化剂墨水的制造工艺。只要找到一篇公开了“在燃料电池催化剂层中构建离聚物网格/柱状阵列以增强离子传导”的对比文件，结合D2/D3（已公开纯离聚物保水层），即可通过组合（如 D2 + 新对比文件）彻底破坏权利要求1的创造性。

作为一名经验丰富的专利代理师，我将紧密结合目标专利（CN101861669B）说明书的法律与技术实质，对权利要求1进行深入的技术特征拆解、对比文件原文比对、最接近对比文件（最接近现有技术）的选择、最薄弱技术特征评估以及无效检索策略的制定。

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### 一、 目标专利说明书对权利要求1的技术特征解释

权利要求1限定了一种用于燃料电池的电极，其核心在于**催化剂层内部的具体微观结构和几何分布设计**。结合目标专利说明书（CN101861669B）的相关段落，各技术特征的解释如下：

* **技术特征A（位置限定）：**“其置于电解质膜和具有流体通道的隔离件之间”

* *说明书解释*：参照说明书第[0009]、[0057]-0059]段及图2、图7，隔离件（即双极板/Separator 200）具有流体通道（流路），电极夹在电解质膜201与隔离件之间。

* **技术特征B与C（电极组成与界面）：**“所述电极包括与所述电解质膜接触的催化剂层；以及与所述隔离件接触的气体扩散层”

* *说明书解释*：参照说明书第[0009]、[0050]-[0055]段，电极包含催化剂层（203/205）和气体扩散层（208），催化剂层直接与电解质膜201贴合接触，气体扩散层与隔离件接触。

* **技术特征D（催化剂部）：**“其中所述催化剂层包括包含分散在离聚物粘合剂树脂中的多个第一催化剂颗粒的催化剂部”

* *说明书解释*：参照说明书第[0015]、[0030]-[0034]段及图4-图6，催化剂部（21）由催化剂墨水11形成，包含金属催化剂（如Pt等）或碳载金属催化剂颗粒（第一催化剂颗粒）、聚合物离聚物（如Nafion）及溶剂。

* **技术特征E（零浓度的离聚物部）：**“和包含具有零催化剂颗粒浓度的离聚物粘合剂树脂的离聚物部”

* *说明书解释*：参照说明书第[0015]-[0016]、[0036]段，离聚物部（22）由离聚物墨水12形成。说明书指出离聚物部中的第二催化剂颗粒浓度可比催化剂部低，但在权利要求1中限定为**“具有零催化剂颗粒浓度”**，即完全由聚合物离聚物（Nafion等）构成，不含催化剂金属/碳载催化剂。

* **技术特征F（离聚物部的形状与分布）：**“其中所述离聚物部具有墙或多个柱的形状；并且中具有墙或多个柱的形状的所述离聚物部形成网格图形”

* *说明书解释*：参照说明书第[0018]、[0026]、[0041]-[0045]段及图5，离聚物部在催化剂层厚度方向上贯穿或部分贯穿（高度为催化剂层厚度的0.5-1倍）。当离聚物部为“墙（Wall）”的形状时，多条墙在平面方向上交叉交错，形成**“网格图形（Grid Pattern）”**（如图5所示的交叉网格结构）。

* **技术特征G（催化剂部的位置关系）：**“在网格间形成所述催化剂部”

* *说明书解释*：参照说明书第[0042]段及图5，网格状的离聚物墙围成了网格窗口/空隙（Grid Windows），催化剂部（21）被填充填满在这些网格窗口之间。这种结构一方面显著提升了质子传导通道（离聚物墙/柱），另一方面极大地增加了催化剂、离聚物和反应气体三相界面的反应表面积及与电解质膜的接触耐久性。

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### 二、 对比文件原文比对与分析

以下分析所涉及的对比文件公开号分别为：

* **D1：US20030013602A1**（公开日：2003-01-16）

* **D2：JP2003173785A**（公开日：2003-06-20）

* **D3：US20050095494A1**（公开日：2005-05-05）

#### 1. 各对比文件公开技术特征的详细分析及原文出处

* **D1 (US20030013602A1)：**

* *公开内容*：D1公开了一种燃料电池膜电极组件（MEA）及其制造方法。

* *对应特征*：

* **技术特征A**：公开了隔离件21置于MEA外侧，隔离件具有流体通道22（说明书第[0008]段：“On the portions of the separator plates 21 contacting the MEA 15, flow paths 22 are formed...”）。**[毫无异议公开]**

* **技术特征B、C**：公开了电极14由催化剂层12和气体扩散层13组成，催化剂层接触电解质膜11，气体扩散层接触隔离件（说明书第[0005]段：“...catalyst layers 12 are formed on opposite sides of a polymer electrolyte membrane 11... gas diffusion layer 13... formed on the outer side of each of the catalyst layers 12. The catalyst layers 12 and the gas diffusion layers 13 form electrodes 14.”）。**[毫无异议公开]**

* **技术特征D**：催化剂层由导电碳粉吸附贵金属催化剂与氢离子传导聚合物树脂混合而成（说明书第[0005]段：“These catalyst layers 12 are formed from a mixture obtained by mixing a hydrogen ion-conductive polymer electrolyte with an electrically-conductive carbon powder carrying a noble metal catalyst.”）。**[毫无异议公开]**

* *未公开特征*：E、F、G（D1采用喷涂/狭缝涂布形成均质的连续层，完全未涉及离聚物墙/柱、零催化剂浓度的离聚物部或网格图形）。

* **D2 (JP2003173785A)：**

* *公开内容*：D2公开了一套利用喷墨打印（Inkjet）技术在燃料电池基底上喷射不同组分的墨水滴以形成具有微观非均质/图案化结构的催化剂层的方法。

* *对应特征*：

* **技术特征A、B、C**：公开了固体高分子型燃料电池的基本构造，包括电解质膜、催化剂层、气体扩散层（导电多孔体/碳纸）及双极板/隔离件气体流路（说明书第[0003]、[0036]、[0041]段）。**[毫无异议公开]**

* **技术特征D**：公开了包含催化剂担持炭粉末和质子传导聚合物（离聚物）的混合液（说明书第[0008]、[0009]段）。**[毫无异议公开]**

* **技术特征E**：公开了可以通过喷墨打印喷射不同浓度的混合液。在说明书第[0019]、[0023]段提到控制炭粉末/离聚物浓度，在第[0023]段特别说明：“プロトン伝導性ポリマーの添加量の異なる２種以上の混合液から...”（使用质子传导聚合物添加量不同的两种以上混合液）。虽然D2提到了改变离聚物浓度，但D2的混合液一般均含有催化剂担持炭粉末，未在原文中明确写出“催化剂颗粒浓度为零”的纯离聚物墨滴。**[未直接公开，但属于高度接近的延伸区]**

* **技术特征F**：说明书第[0019]、[0023]、[0028]段明确公开了通过控制喷墨打印液滴在催化剂层平面方向上形成**“线状、网格状结构（線状、網目状構造）”**的催化剂层图案（第[0019]段原文：“液滴をコントロールして触媒層の平面方向に線状、網目状構造等の触媒層パターンを形成することで...”；第[0023]段原文：“触媒層の平面方向に線状、網目状構造等の触媒層パターンを形成することで...”）。此外，通过逐次喷射液滴在厚度方向堆叠形成特定形状。**[实质公开/毫无异议公开了“网格图形”，并暗示了由离聚物不同浓度区构成的几何图案]**

* **技术特征G**：公开了通过控制不同液滴的打印位置，在网格状图案的交错区域形成另一组分区域（第[0019]段：“この組成の異なる液滴を、混ざり合わせて基材上に適用...平面方向に線状、網目状構造...”）。**[实质公开]**

* **D3 (US20050095494A1)：**

* *公开内容*：D3公开了根据流场几何形状（流道与脊/Lands）变化催化剂载量（Catalyst Loading）的膜电极组件及制作方法。

* *对应特征*：

* **技术特征A、B、C、D**：公开了燃料电池、电解质膜、双极板流道（grooves）与脊（lands）、包含催化剂和聚合物粘合剂的催化剂层及气体扩散层（说明书第[0002]、[0022]、[0025]段）。**[毫无异议公开]**

* **技术特征F、G（宏观图案与流道对应）**：D3公开了使用微笔打印（Direct writing / MicroPen）等技术在电极表面形成条带状（stripe-shaped，对应流道）或点状（dot-shaped）的催化剂分布图案（说明书第[0039]、[0040]段及图9：“electrochemically active regions 136... in line with, or correspond to, a groove 140 of the bipolar plates 139... stripe-shaped areas 138 that are in contact with a land 142...”）。D3的图案是为了使催化剂载量与双极板的宏观流道/脊相匹配（在接触land的区域138不涂或少涂催化剂）。

* *未公开特征*：E（D3在未涂催化剂的区域138通常是留空或较低催化剂载量，未明确提出在该区域填满“零催化剂浓度的离聚物部”以形成贯穿的离聚物墙/柱）。

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#### 2. 技术特征比对表格

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### 三、 最接近对比文件的选择分析（整体技术问题与技术效果角度）

在评估哪个对比文件最适合作为最接近现有技术（最接近对比文件）时，需要分析本专利与对比文件的技术领域、所解决的技术问题以及达到的技术效果：

1. **目标专利（CN101861669B）的核心发明构思：**

* *技术问题*：传统的均质催化剂层在电解质膜界面处的质子传导性受限、反应表面积不足，且膜与催化剂层接触耐久性差（说明书[0010]-[0013]）。

* *技术手段*：利用喷墨打印技术，在催化剂层内部构筑由纯离聚物构成的“墙或柱状网格图形”，催化剂填充于网格间。

* *技术效果*：离聚物网格/柱形成了高效的质子传输通道，大幅增加了三相界面反应面积，并增强了催化剂层与电解质膜的机械/离子粘合耐久性。

2. **对比文件对比分析：**

* **D2 (JP2003173785A)：**

* *技术领域与手段*：同样属于利用**喷墨打印（Inkjet）**在催化剂层中通过喷射不同组分的墨滴来调控微观结构的领域。D2明确提出了通过控制喷墨打印液滴在平面方向形成**“线状、网格状结构（網目状構造）”**（第[0019]段），且明确提出了改变离聚物（Proton conductive polymer）的浓度分布（第[0023]段）以提高离子传导性和发电效率。

* *匹配度*：D2与目标专利在技术领域、发明目的（解决质子传导与物质传输问题）、**核心工艺手段（喷墨打印）**以及**微观几何图形（网格状结构）**上高度重合。

* **D1 (US20030013602A1)：**

* D1仅代表最传统的连续均质涂覆型MEA结构，虽然构成了常规组件的基础，但没有涉及催化剂层内部微观图案化的任何概念。

* **D3 (US20050095494A1)：**

* D3侧重于根据外部流道（Macroscopic flow field）的流体压降和分布，在宏观上按条带（Stripes）调整催化剂载量（Catalyst loading）。其关注的是宏观流道匹配，而非催化剂层内部微观离聚物通道/网格的构筑。

**结论：**

**D2 (JP2003173785A) 是最适合作为本案无效分析中的“最接近对比文件”**。D2公开了最多的技术特征（A、B、C、D、F、G），并且与目标专利共享相同的发明构思（通过喷墨打印形成网格状离聚物/催化剂差异化分布层）。

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### 四、 未被最接近对比文件（D2）完全公开的特征及其他对比文件的补充情况

虽然 **D2** 已经公开了技术特征 A、B、C、D、F（网格图形）以及 G（网格间填充另一组分），但权利要求1中仍有一个关键的细微特征未被D2完全直观地文字公开：

* **区别技术特征：技术特征E中限定的“离聚物部包含具有【零催化剂颗粒浓度】的离聚物粘合剂树脂”。**

* *D2的公开情况*：D2说明书第[0023]段提到了使用“离聚物添加量不同的两种以上混合液”，第[0018]段提到了改变催化剂担持炭粉末的量。但D2通常假设打印的混合液中都含有微量的催化剂炭粉，未直接使用“催化剂浓度为0”这一极端限定词。

* *其他对比文件的补充情况*：

* **D1 / D3**：均未明确提出在催化剂层内部局部区域填充“零催化剂浓度的纯离聚物树脂”。

* *公知常识/本领域技术人员的显而易见性*：在D2已经公开了利用喷墨打印分别喷射“高离聚物/低催化剂混合液”和“高催化剂/低离聚物混合液”以形成网格图案（D2第[0019]、[0023]段）的基础上，本领域技术人员为了追求极致的离子传导通道（离聚物墙），将其中负责形成通道的离聚物墨水中的催化剂颗粒降低至极小乃至完全不添加（即浓度为零），属于本领域的**常规技术选择或显而易见的变动**。

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### 五、 无效请求中最薄弱的技术特征评估

若针对该目标专利权利要求1提起无效宣告请求，**最薄弱的技术特征（即专利权人用来防守、但在现有技术结合下最容易被攻破的特征）是：技术特征E中的“具有零催化剂颗粒浓度的离聚物部”以及技术特征F中的“墙或多个柱的形状形成网格图形”。**

**原因分析：**

1. **“网格图形”（特征F/G）已被D2直接击穿**：专利权人在申请过程中可能认为“在催化剂层中用喷墨打印做出网格图形（Grid Pattern）”具有高度的创造性，但D2（JP2003173785A 第[0019]段）已经字面公开了（“平面方向に線状、網目状構造等の触媒層パターンを形成”）。因此网格图形这一几何形状限定在D2面前防线已溃。

2. **“零催化剂颗粒浓度”（特征E）缺乏突出的技术效果**：

* 从技术本质上看，离聚物部（离聚物墙）的功能是传输质子。在离聚物墨水中不掺入催化剂颗粒（浓度为零），只是为了节省昂贵的贵金属（Pt）并纯化离子通道，这在D2（改变离聚物和催化剂浓度比例）的教导下是极为自然的设计选择。

* 目标专利说明书第[0016]段自己也承认：“在所述离聚物部中的第二催化剂颗粒的浓度可以为零”，但同时也提到可以包含比催化剂部更低的催化剂颗粒。这表明“零浓度”仅仅是浓度梯度变化的一个端点值（边界值），并没有产生意料不到的技术效果。

* 依据国家知识产权局《专利审查指南》关于数值/数值范围改变及常规选择的规定，将D2中“较低浓度的催化剂混合物”推演至极限“零浓度”，属于本领域技术人员无需付出创造性劳动即可完成的常规调整。

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### 六、 进一步的对比文件检索策略

为了在无效宣告程序中一举击垮权利要求1（特别是针对“零催化剂浓度的离聚物墙/柱形成网格”这一区别特征），建议采取以下补充检索策略：

1. **精准特征组合检索（Focusing on Zero-Catalyst / Pure Ionomer Mesh/Grid）：**

* *检索要素组合*：`(Fuel cell / MEA / Catalyst layer) AND (Inkjet / Printing / Patterning) AND (Pure ionomer / Zero catalyst / Polymer wall / Network / Grid / Mesh)`

* *策略意图*：寻找在2009年前（目标专利优先权日之前）是否有文献直接记载了“用不含催化剂的离聚物（如Nafion）墨水打印出网格/柱状阵列/网络结构作为质子传输通道”。

2. **追溯同源专利族与引证文献（D2的引证/被引链条检索）：**

* 重点围绕 **D2 (JP2003173785A)** 的同族专利、后文引证专利（Cited by）以及同期的日本/美国申请（如精工爱普生 Seiko Epson、佳能 Canon、三菱电机 Mitsubishi、丰田 Toyota 等在2000-2008年间关于“喷墨打印 fuel cell catalyst layer”的专利布局）。因为喷墨打印电极技术在2000-2005年间存在大量专利申请。

3. **扩展至微纳加工/MEMS/模板法制备MEA领域：**

* *检索方向*：部分早期专利可能未采用“喷墨打印（Inkjet）”，而是采用“光刻（Lithography）”、“压印（Imprinting）”或“模板法（Template-assisted）”在催化剂层或电解质膜表面制作“纯离聚物网格/柱阵列（Nafion micro-ribs / micro-pillars array）”，再向网格间隙中填充催化剂浆料。

* 如果能检索到这种利用光刻或压印形成“纯离聚物网格墙并填充催化剂”的文献，结合D2的喷墨打印工艺教导，权利要求1的创造性将被彻底摧毁。

作为一名经验丰富的专利代理师，我针对目标专利授权权利要求1、说明书以及三份对比文件（D1、D2、D3）为您进行严谨的法律与技术分析。

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### 一、 目标专利权利要求1特征分解与说明书解释

根据目标专利说明书（CN101861669B），权利要求1的技术特征划分与说明书对应解释如下：

* **技术特征A**：*其置于电解质膜和具有流体通道的隔离件之间*

* **说明书解释**：属于膜电极组件（MEA）与燃料电池电池堆的整体结构置置[0009, 0057]。隔离件（双极板/Separator）设有流体通道，向膜电极组件传输燃料和氧化剂[0057]。

* **技术特征B**：*所述电极包括与所述电解质膜接触的催化剂层*

* **说明书解释**：指阳极或阴极电极中的催化剂层，与电解质膜以面对面或直接接触关系形成界面[0009, 0010, 0050]。

* **技术特征C**：*与所述隔离件接触的气体扩散层*

* **说明书解释**：电极中位于催化剂层外侧、与隔离件接触的导电微孔结构（如炭纸/炭布）[0009, 0052]。

* **技术特征D**：*其中所述催化剂层包括包含分散在离聚物粘合剂树脂中的多个第一催化剂颗粒的催化剂部*

* **说明书解释**：催化剂部（图4/图5标号21）是由包含催化剂颗粒（如Pt/C）、聚合物离聚物（如Nafion）和溶剂的墨水形成的区域，承担主要的电化学反应功能[0015, 0031]。

* **技术特征E**：*和包含具有零催化剂颗粒浓度的离聚物粘合剂树脂的离聚物部*

* **说明书解释**：离聚物部（图4/图5标号22）由专门的离聚物墨水喷射形成，说明书特别指明根据需要该部中催化剂颗粒（第二催化剂颗粒）浓度为零，即纯离聚物树脂树脂[0015, 0016, 0036]。

* **技术特征F**：*其中所述离聚物部具有墙或多个柱的形状；并且在中具有墙或多个柱的形状的所述离聚物部形成网格图形*

* **说明书解释**：离聚物部在几何形态上表现为贯穿或部分贯穿催化剂层的离聚物墙（Wall）或离聚物柱（Pillar）[0015, 0017, 0045]，且离聚物墙在平面拓扑上排列构成“网格图形（Grid Pattern）”[0018, 0042, 图5]。

* **技术特征G**：*在网格间形成所述催化剂部*

* **说明书解释**：催化剂部被充填在网格墙体所交织分隔出的网格间隙/网孔之中[0042, 图5]。

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### 二、 对比文件原文比对与公开性分析

以下指代对比文件及对应公开号：

* **D1**：US20050163920A1（2005-07-28公开）

* **D2**：JP2005267916A（2005-09-29公开）

* **D3**：US20050233183A1（2005-10-20公开）

#### 1. 各对比文件详细分析

* **对比文件 D1（US20050163920A1）**：

* **公开情况**：D1公开了一种通过直接喷涂制备MEA的方法[0017-0018]。D1段落[0005-0007, 0012]公开了电极置于质子交换膜和双极板（隔离件）之间，包含催化剂层和气体扩散层（**公开特征A、B、C**）。D1段落[0025, 0029]公开了催化剂墨水由催化剂颗粒、离聚物、醇和水混合而成，即催化剂部（**公开特征D**）。特别地，D1段落[0018, 0029]明确公开了在喷涂催化剂层之前，先在膜上喷涂一层不含催化剂的薄离聚物层（thin ionomer layer 36）（**实质公开特征E**）。

* **未公开特征**：D1喷涂的离聚物层是整体覆盖电解质膜的平整薄膜（thin ionomer layer），**未公开**离聚物部具有墙/柱形状、形成网格图形以及在网格间形成催化剂部（**未公开特征F、G**）。

* **对比文件 D2（JP2005267916A）**：

* **公开情况**：D2公开了一类燃料电池及其喷墨打印制备方法。图1及说明书[0012-0014]公开了燃料电池单元包含电解质膜24、电极层（23, 25）、气体扩散层（21, 27）和设置有流路沟（15, 16）的正/负极侧隔离件（13, 14）（**公开特征A、B、C**）。图2-图4及[0016-0021]公开了通过喷墨打印将包含催化剂和溶剂的催化剂材料液滴（41-44）滴下形成催化剂层（**公开特征D**）。

* **未公开特征**：D2喷射的液滴均为相同的催化剂材料，其目的是通过交错滴下防止膜局部膨润，最终涂覆形成均匀分布的催化剂层45[0018-0021]。D2**完全未公开**零催化剂浓度的离聚物部（**未公开特征E**），也**未公开**离聚物呈墙/柱状网格图形（**未公开特征F、G**）。

* **对比文件 D3（US20050233183A1）**：

* **公开情况**：D3公开了修饰碳产品及其在燃料电池电极中的应用。图1(a)-图3及段落[0006-0007, 0009]公开了包含膜（102/302）、催化层（104/106）、流体扩散层（108/308）和带有流道的双极板（114/314）的燃料电池结构（**公开特征A、B、C**）。段落[0120, 0123, 0178-0181]公开了催化剂层包含分散在质子传导基质（离聚物）中的催化颗粒（Pt/C）（**公开特征D**），并且段落[0197, 0220, 0244, 0281]提到了利用喷墨打印等方式在电极中形成不同的功能梯度层，或者打印出局部区域比其他区域更具疏水性/亲水性的图形（Patterned electrode）（**部分实质公开特征F的“图形/Pattern”概念**）。

* **未公开特征**：D3打印的图形是基于不同修饰碳颗粒的疏水/亲水区域组合，**未公开**由零催化剂浓度的离聚物树脂构成具有墙或柱形状的网格图形，亦**未公开**网格间形成催化剂部（**未公开特征E、F、G**）。

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#### 2. 特征比对表格

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### 三、 最接近对比文件分析与技术效果评估

在创造性分析中，确定最接近对比文件（Primary Reference）需考量**技术领域、解决的技术问题、技术效果及技术特征叠加度**。

#### 1. 候选对比文件评估

* **D1 (US20050163920A1)**：

* **解决的问题与效果**：针对传统MEA界面接触电阻大、质子传导效率低的问题，D1通过在催化剂层与膜之间喷涂离聚物薄层（Layer 36）来**降低接触电阻、提高质子交换效率**[0008, 0018]。

* **与本发明的契合度**：目标专利解决的核心问题是“提高离子导电性、增加反应表面积和降低界面接触应力”[0013, 0015]。D1同样利用**离聚物部与催化剂部相组合**的技术手段来改善质子传导与界面接触。在结构组成上（同时具备离聚物部与催化剂部），D1与目标专利最为接近。因此，**D1最适合作为最接近的对比文件**。

* **D2 (JP2005267916A)**：

* **解决的问题与效果**：D2旨在解决喷绘法制膜时溶剂导致电解质膜局部膨润变形的问题[0007, 0008]。

* **与本发明的契合度**：D2虽然使用了喷墨打印（Inkjet）制备催化剂层，但其催化剂层为均匀单相层，未涉及离聚物非均匀相（墙/柱/网格）的构建，技术问题与结构特征差异较大。

* **D3 (US20050233183A1)**：

* **解决的问题与效果**：D3主要通过对碳载体进行表面有机官能团修饰，解决催化剂团聚、增加传质和质子传导的问题[0003, 0180]。D3提出了利用喷绘形成图案化（Patterned）电极以改善排水/传质[00197, 0281]。

* **与本发明的契合度**：若将本专利的技术视角侧重于“**通过图案化/网格化喷绘手段构建非均匀电极结构**”，则**D3亦可作为另一个最接近的对比文件（辅助/平行起点）**。

#### 2. 最接近对比文件未公开特征在其他对比文件中的显现情况

若以 **D1** 为最接近对比文件：

* **未被D1公开的特征**：特征F（离聚物部呈墙或多个柱形状且形成网格图形）与特征G（在网格间形成催化剂部）。

* **其他对比文件检索/公开情况**：

* 在 **D2** 中：仅公开了点阵交错喷射催化剂墨水，最终目的是形成均匀平整的催化剂层，**未公开或教示**将纯离聚物喷射成“网格状墙或柱”结构。

* 在 **D3** 中：虽然公开了对电极进行图案化（Patterned）打印（如段落[0281]），但其图案化是指疏水区/亲水区或不同催化剂载体的分布，**并未公开或给出技术启示**去构建由“零催化剂浓度的离聚物组成的网格状墙/柱”并在网格间填充催化剂部。

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### 四、 无效请求中最薄弱的技术特征及攻击策略

#### 1. 最薄弱的技术特征分析

目标专利权利要求1中，最薄弱（即最容易被公知常识攻破或被结合举证）的技术特征是：

**特征F中的“柱的形状”（柱状离聚物部）**。

* **薄弱性理由**：

1. **D2的喷射工艺教示**：D2（JP2005267916A）详细阐述了利用喷墨打印机（Inkjet）将墨水以液滴（Droplet）形式逐点滴落在膜上的过程[0016-0020]。在微观喷墨打印领域，墨滴堆叠形成微观“柱状（Pillar）”是喷射沉积工艺的天然物理形态。

2. **D1的离聚物预喷涂**：D1（US20050163920A1）已经教示了在喷涂催化剂前先喷涂离聚物墨水[0018]。如果本领域技术人员采用D2的喷墨打印设备去实施D1的离聚物喷涂，在微观层面必然会形成由离聚物墨滴堆叠形成的“离聚物柱”。因此，“离聚物部呈多个柱的形状”极易被认定为**常规工艺手段的必然选择或技术显而易见性**。

#### 2. 相对稳固的特征

权利要求1中**“墙的形状 + 网格图形（Grid pattern） + 在网格间形成催化剂部”**这一组合特征（特征F+G的特定限制）相对稳固。现有的D1-D3均未直接给出“用纯离聚物构建网格骨架墙，并在网孔中填入催化剂”的结构启示。

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### 五、 进一步的对比文件检索策略（无效检索建议）

为了彻底攻破权利要求1的创造性（尤其是针对“网格图形离聚物墙/柱”特征F和G），建议采取以下进一步检索策略：

1. **拓展IPC/CPC分类号检索**：

* `H01M4/86`、`H01M4/88`（燃料电池电极及其制造方法）

* `H01M8/1004`（膜电极组件MEA的制造）

* **重点交叉分类号**：`B41J` 或 `B05D`（喷墨打印/图案化涂覆技术在电极制造中的应用）。

2. **关键词组合策略（中/英/日）**：

* **核心结构词**：(Ionomer OR Binder OR resin) AND (Grid OR Mesh OR Wall OR Pillar OR Honeycomb OR Network OR Pattern) AND (Catalyst layer OR Electrode).

* **中文**：（离聚物 OR 树脂 OR 粘结剂） AND （网格 OR 墙 OR 柱 OR 蜂窝 OR 图案 OR 阵列） AND （催化剂层 OR 电极）。

* **日文**：（アイオノマー OR 樹脂） AND （グリッド OR 格子 OR 網目 OR 壁 OR 柱） AND （触媒層 OR 電極）。

3. **技术源头与跨领域检索（重点切入点）**：

* **质子传导通道/微观图案化**：检索2000—2009年间关于“Proton conducting channel”、“Patterned ionomer”、“Micro-patterned MEA”的文献。重点关注利用光刻（Photolithography）、掩模压印（Imprinting）或微接触印刷（Micro-contact printing）在电解质膜表面或催化剂层构建离聚物微观网格/壁垒的专利。

* **交叉领域借鉴**：关注传感器（Sensors）、半导体微纳制造或水处理电渗析膜领域中“在电极表面立体打印网格状聚合物导电通道”的对比文件，结合公知常识证明将网格树脂墙引入燃料电池电极属于本领域技术人员的显而易见选择。

作为一名经验丰富的专利代理师，我紧密结合目标专利说明书（授权号：CN101861669B）对本案权利要求进行深入拆解，并对照提交的三份对比文件（D1: KR1020060086642A、D2: WO2006080767A1、D3: JP2007179792A）进行严密的侵权与对比分析。

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## 一、 结合目标专利说明书的权利要求解释

为了准确界定权利要求的保护范围，需结合目标专利说明书（CN101861669B）的具体描述：

1. **催化剂部与离聚物部（特征D、E）**：

* **说明书依据**：说明书第[0015]、[0016]及[0036]段明确指出，催化剂层包含催化剂部与离聚物部。第一催化剂颗粒与第二催化剂颗粒均为金属催化剂或基于碳载体的金属催化剂。其中离聚物部的“第二催化剂颗粒浓度为零”（即纯离聚物树脂），从而形成与催化剂部相区分的结构。

2. **墙或柱形状及网格图形（特征F、G）**：

* **说明书依据**：说明书第[0025]、[0026]、[0041]-[0045]段及附图4、图5、图6揭示，通过喷墨打印技术（Inkjet printing），在预定位置重复喷射墨滴堆叠形成离聚物部。离聚物部在催化剂部中呈现墙（Wall）或柱（Pillar）的形状，当其呈现墙的形状时，多条墙交叉构成**网格图形（Grid pattern）**，而催化剂部则充填/形成于网格的网格间（cells/interspaces）。

3. **技术效果**：

* 这种网格状/柱状离聚物部贯穿或部分贯穿催化剂层，显著提高了离子导电性，增加了电解质膜与催化剂层/气体扩散层的反应表面积与接触强度，避免了水淹（Flooding）并提升了耐久性（说明书[0028]、[0046]段）。

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## 二、 对比文件特征比对与公开性分析

### 1. 对比文件基本信息与公开性判定

* **D1 (KR1020060086642A)** / **D2 (WO2006080767A1)**：

* *注：D1与D2为同一专利族，技术方案完全一致。*

* **公开性判定**：D1/D2公开了一种多层电极，其在气体扩散层上涂覆第一催化剂层（高EW离聚物+催化剂），然后在第一催化剂层**表面全面涂覆**一层较低EW的离聚物溶液作为保护/过渡涂层（Coating layer）（见D1第[23]、[28]段；D2第[13]、[23]段）。**D1/D2属于层状（Layer-by-layer）面涂覆结构**。

* **结论**：未公开离聚物呈“墙或柱形状”、“网格图形”以及“催化剂部形成于网格间”等三维图形化微观结构（特征F、G未公开，特征E仅在“面涂覆层”含义上类似，非三维分区嵌入）。

* **D3 (JP2007179792A)**：

* **公开性判定**：D3公开了采用**喷墨打印法（Inkjet）**在电解质层或扩散层上精确打印形成催化剂层和扩散层（见说明书第[2]段S100-S200）。D3特别揭示了在平面上控制墨滴位置以形成贯穿厚度方向的**线状/网格状空隙（Void/Gap）**（D3图9(b)、第[2]段“凸部对向部...线状空隙”）。但D3中的这些图形化区域是“空隙（Air void）”，而非“填充了零催化剂浓度的纯离聚物树脂”。

* **结论**：D3公开了“通过喷墨打印形成网格/线状微观图形”的工艺手法与空间图形概念，但未公开“将该图形区域填充为零催化剂浓度的离聚物树脂”。

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### 2. 特征比对表格（Feature Mapping Table）

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## 三、 最接近对比文件的选择与创造性分析

### 1. 整体技术问题与技术效果分析

* **目标专利解决的问题与效果**：

* **技术问题**：传统催化剂层为均一混合层，导致质子传导电阻大、反应气体与水传输矛盾（水淹）以及电解质膜与电极界面剥离。

* **技术效果**：通过在催化剂层内部建立具有墙/柱状网格图形的纯离聚物通道（离聚物部），极大地构建了质子传输“高速公路”，增加了三相界面与粘结强度，显著提高了无加湿/低加湿条件下的发电性能和耐久性。

* **D1/D2 (KR1020060086642A / WO2006080767A1)**：

* **解决的问题与效果**：通过在催化剂层与膜的界面处设置低EW（高梯度）离聚物面涂层，降低界面电阻，改善常温无加湿条件下的水利用与抗水淹能力（D1段落[11]、[26]）。

* **技术路线差异**：D1/D2属于**一维/二维分层涂覆路线（Layered structure）**。

* **D3 (JP2007179792A)**：

* **解决的问题与效果**：利用喷墨打印技术在催化剂层/扩散层中精确控制生成三维贯穿的网格状/线状**气/水传输空隙（Void）**，解决反应气体与水的排水/供水通道问题，提升电池耐久性与性能（D3段落[2]）。

* **技术路线差异**：D3属于**三维喷墨图形化结构路线（3D Inkjet Patterning）**。

### 2. 最接近对比文件的确定

**结论：D3 (JP2007179792A) 最适合作为最接近的对比文件。**（若采用单篇组合，D1/D2亦可作为备选最接近对比文件，但D3在结构构思和制造工艺上最契合）。

* **理由**：

1. **结构形态与维度最接近**：权利要求1的核心创新在于催化剂层内部形成的“三维网格/墙柱状图形（Patterning）”。D1/D2仅为传统的宏观层状堆叠；而D3明确揭示了**利用喷墨打印（Inkjet）在催化剂层内形成网格状、线状、柱状分布的三维微观图形结构**，与目标专利的技术架构高度同构。

2. **制造技术同源**：目标专利与D3均依赖喷墨打印（Inkjet）的精确位置控制来实现网格图形。

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### 3. 创造性评价（结合D3与D1/D2的组合分析）

以 **D3 (JP2007179792A)** 为最接近对比文件：

1. **对比区别特征**：

权利要求1与D3相比，区别特征在于：**D3在催化剂层内网格图形区域形成的是“空隙（Air voids）”，而权利要求1将其替换为“包含零催化剂浓度的离聚物树脂（纯离聚物部）”**（即特征E，以及特征F中离聚物填充网格的属性）。

2. **区别特征是否被其他对比文件（D1/D2）公开**：

* **D1/D2公开的内容**：公开了使用“纯离聚物（无催化剂）”来提高质子传导性及电极与膜的粘结性（D1段落[23]、[28]）。

* **结合逻辑**：审查员或无效请求人会主张：D3已经教导了在催化剂层通过喷墨打印构建网格状通道以优化物质传输；而D1/D2教导了利用纯离聚物材料作为传导质子与增强粘结的介质。本领域技术人员为了同时提高质子传导率和机械强度，有动机将D3中的网格状“空隙通道”替换/填充为D1/D2所教导的“纯离聚物树脂”，从而得到权利要求1的技术方案。

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## 四、 无效请求中最薄弱的技术特征

在针对本专利提出无效宣告请求时，**最薄弱（最容易被攻破/最缺乏创造性）的技术特征是：**

### 1. 特征E中的“离聚物部具有零催化剂颗粒浓度”

* **薄弱性分析**：说明书本身已承认离聚物部可以含有低浓度的第二催化剂，而“浓度为零”仅是该范围落入端点的自然选择（说明书[0016]、[0019]）。在燃料电池领域，使用纯离聚物（Nafion）树脂作为传导质子的粘结剂是公知常识（如D1/D2大量使用纯Nafion溶液）。“零浓度”不具备突出的实质性特点。

### 2. 特征F与G中的“网格图形（Grid Pattern）”及“网格间形成催化剂部”

* **薄弱性分析**：D3（JP2007179792A）图9(b)及段落[2]已经极其详尽地公开了在电极中利用喷墨打印构成网格状（Grid/Line）分布的通道，并将催化剂部置于网格之间。将网格内的“空气通道”填充为“离聚物通道”属于本领域技术人员根据传输需求（排水 vs 传导质子）进行的常规工程置换。

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## 五、 进一步的对比文件检索策略（Search Strategy）

为了实现对权利要求1的绝对击杀（即寻找能够直接破坏新颖性，或形成更强创造性结合的对比文件），建议采取以下进一步检索策略：

### 1. 核心分类号（IPC/CPC）联合检索

建议重点在以下专利分类号中深入挖掘：

* **H01M 4/86**（燃料电池电极的催化剂层/结构）

* **H01M 4/88**（燃料电池电极的制造方法，特别是打印/喷涂工艺）

* **H01M 8/1004**（膜电极组件 MEA 的结构）

### 2. 关键词与逻辑组合策略

采用“三维微观结构 + 离聚物通道/柱 + 喷墨/图形化”的逻辑锁定：

* **逻辑组 1（结构图形）**：(Grid OR Mesh OR Wall OR Pillar OR Column OR Pattern* OR Channel OR Network) / (网格 OR 柱 OR 墙 OR 图形 OR 阵列 OR 通道)

* **逻辑组 2（材质特征）**：(Pure ionomer OR Proton conductor OR Catalyst-free OR Ionomer rich) / (纯离聚物 OR 无催化剂 OR 质子导体 OR 纯质子树脂)

* **逻辑组 3（制造工艺）**：(Inkjet OR 3D print* OR Dispensing OR Selective deposition) / (喷墨 OR 3D打印 OR 选择性沉积 OR 点胶)

### 3. 重点追踪对手与学术文献检索（Non-Patent Literature, NPL）

* **重点申请人追踪**：丰田（Toyota）、本田（Honda）、现代（Hyundai）、戈尔（W. L. Gore & Associates）、日产（Nissan）。这些巨头在2005–2014年间有大量关于“图案化催化剂层（Patterned Catalyst Layer）”和“质子传输高速公路（Proton Highway）”的微观结构专利。

* **非专利文献（NPL）检索**：

在 *Journal of Power Sources*, *Electrochimica Acta*, *Journal of The Electrochemical Society (JES)* 中检索关键词 `Patterned ionomer catalyst layer` 或 `Inkjet printed MEA grid structure`。学术界在2008–2013年间曾集中发表过利用喷墨打印构建网格状质子/气体通道的论文，极有可能存在直接公开“网格状纯离聚物柱/墙”的文献。

作为一名经验丰富的专利代理师，我将为您对目标专利（CN101861669B）的权利要求1进行全面、严谨的专利无效创造性/新颖性分析。

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### 一、 目标专利说明书对权利要求1的解释

结合目标专利（CN101861669B）的说明书原文，权利要求1各技术特征的含义与界定如下：

1. **技术特征A、B、C（基础结构特征）**：

* **解释**：定义了电极在燃料电池（电池堆/膜电极组件MEA）中的放置位置及层叠关系：电极包含催化剂层和气体扩散层（GDL），催化剂层贴合电解质膜，GDL贴合具有流体通道的隔离件（双极板/Separator）[0009, 0015, 0050, 0057]。

2. **技术特征D（催化剂部）**：

* **解释**：催化剂层中包含“催化剂部”，其由分散在离聚物粘合剂树脂（如Nafion等[0034]）中的“第一催化剂颗粒”（如Pt、Pt合金或载炭催化剂[0031-0033]）构成[0015, 0031]。

3. **技术特征E（离聚物部/纯粘合剂部）**：

* **解释**：催化剂层中包含“离聚物部”，其由离聚物粘合剂树脂构成，且催化剂颗粒浓度为**零**（即不含金属催化剂或载炭催化剂，纯树脂/树脂+溶剂形成的区域）[0015, 0016, 0019, 0036]。

4. **技术特征F、G（微观形貌与网格结构特征）**：

* **解释**：离聚物部在催化剂层内部形成**墙（Wall）或多个柱（Pillars）**的形状，并且这些墙/柱在面内方向构成**网格图形（Grid pattern）**；而催化剂部则填充/形成于**网格之间（Interstices）**[0015, 0018, 0025, 0026, 0042, 0045, 图5]。

* **作用与技术效果**：离聚物墙/柱贯穿或部分贯穿催化剂层（高度可为催化剂层厚度的0.5-1倍[0017]），大幅提高了电极中的质子/离子导电性，增加了电解质膜与催化剂层的接触面积与反应三相界面，并显著提升了耐久性[0013, 0015, 0046]。

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### 二、 对比文件公开情况分析（结合原文详细出处）

#### 1. 对比文件D1：US20070213203A1

* **公开号**：US 2007/0213203 A1

* **公开内容与原文比对**：

* **技术特征A、B、C**：公开了包含催化剂层16、气体扩散介质22（含微孔层24）、双极板114（含气体流场通道116和脊/lands 115）以及电解质膜18的燃料电池组件，催化剂层夹在膜与气体扩散介质/双极板之间 [0006, 0017, 0020, 0024, FIG. 4, FIG. 5]。

* **技术特征D**：公开了催化剂层16包含载炭催化剂颗粒与质子传导离聚物的混合物 [0029]。

* **技术特征E、F、G**：**未公开**。D1公开的是在催化剂层（电极）16的**表面（Top）**整体连续地涂布/喷涂一层或多层离聚物外涂层（Ionomer overcoat layers 120, 122, 125），形成连续的面状离聚物薄膜（Ionomer skin），用以增强催化剂层与电解质膜18之间的粘结 [0003, 0011, 0021, 0023, FIG. 1, FIG. 4]。D1**没有**公开在催化剂层内部形成零催化剂浓度的离聚物“墙或柱”，更**没有**公开离聚物呈“网格图形”且催化剂部在“网格间”的结构。

#### 2. 对比文件D2：JP2007242415A

* **公开号**：JP 2007-242415 A

* **公开内容与原文比对**：

* **技术特征A、B、C**：公开了包含电解质膜11、催化剂层12/15、气体扩散层13/16和带流路27/28及脊/リブ34的隔离件（セパレータ）18 [0002][2], [0002][5], FIG. 2, FIG. 3]。

* **技术特征D**：公开了催化剂层包含催化剂、碳和电解质 [0002][7]。

* **技术特征E、F、G**：**未实质公开（存在本质差异）**。D2为了匹配平面内发电量分布（图4），在平面方向上按与隔离件脊（リブ34）边缘35的距离，**宏观调控**催化剂的涂覆量（如第1区域R1催化剂多，第2区域R2催化剂少或为0）[0002][3], [0002][4], [0002][8], [0002][9]]。

* 当R2区域催化剂含量为0时，D2提出“可涂覆不含催化剂的碳载体，或者不设催化剂层而仅保留膜与GDL” [0002][9]。

* **关键区别**：D2中的区域划分是**宏观毫米级**的（完全对应隔离件的流道与脊/リブ的轮廓分布，如图1、图2所示的宏观带状或大网格条纹），其目的是解决“平面内反应气体/生成水分布不均导致的发电量差异” [0002][2], [0002][8]。而目标专利权利要求1中的“网格图形的离聚物部（墙/柱）”是**微观电极结构**（通过喷墨打印逐点堆叠形成的离聚物墙/柱，催化剂分散在网格间，见目标专利图4-图6、段落[0015][0018]），其离聚物部是**纯离聚物树脂（零催化剂）**，用以提供垂直/三维离子传输通道。D2既未公开“纯离聚物树脂形成的墙/柱”，也未公开目标专利所限定的微观网格离聚物传导结构。

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### 三、 特征比对表格

以下为权利要求1的技术特征与对比文件D1（US20070213203A1）、D2（JP2007242415A）的详细对比表：

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### 四、 最接近对比文件的选择分析

在创造性分析中，确定“最接近的对比文件”应综合考虑技术领域、所解决的技术问题、技术效果以及公开的技术特征数量：

1. **对比文件D2（JP2007242415A）适合作为第一最接近对比文件**：

* **技术问题与效果契合度高**：D2和目标专利均致力于解决燃料电池电极中“反应活性与电极结构优化、提高催化剂利用效率及电池性能”的问题。D2关注到了电极面内的非均匀分布对性能的影响。

* **特征对应度**：D2公开了常规MEA的全部组件结构（特征A、B、C、D），且D2已经提到了在平面不同区域调整催化剂浓度（甚至在某些区域催化剂为零）的思想。

2. **对比文件D1（US20070213203A1）亦可作为备选的最接近对比文件**：

* **技术领域完全一致**：D1同样涉及在燃料电池催化剂层中引入离聚物树脂（Ionomer overcoat）以改善界面质子传导与粘结。

* **特征对应度**：公开了特征A、B、C、D，并且引入了“纯离聚物层”的概念（虽然是以整体覆盖外涂层/Skin的形式存在）。

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### 五、 最薄弱技术特征与无效突破口分析

#### 1. 最薄弱技术特征

经过与D1、D2的深入对比，本专利权利要求1的最核心区别特征（即**最薄弱的技术特征**）在于：

> **特征E+F+G组合**：“催化剂层中包含零催化剂浓度的纯离聚物部，且该离聚物部呈墙或柱状并构成网格图形，催化剂部位于网格间”。

#### 2. 无效审查中的辩驳与攻击难点

* **D1的缺陷**：D1中的离聚物层是**层状（Layered/Overcoat）**的，覆盖在催化剂层的表面（Z轴方向的分层），不存在X-Y平面上的网格图形或柱状/墙状分割结构。

* **D2的缺陷**：D2虽然在X-Y平面上做了区域划分（R1区和R2区），但其划分依据是**宏观流道/脊（リブ）的几何形状**（毫米级），目的是解决气体/水分布问题；而目标专利的“离聚物网格墙/柱”是**电极微观传导网络**（微米级喷墨打印结构），且D2在无催化剂区填充的是“碳载体”，而非“纯离聚物粘合树脂”。

因此，仅凭现有D1和D2的组合，**难以直接拼凑出特征E+F+G**，国家知识产权局（CNIPA）合议组极有可能认定“将离聚物树脂做成网格墙/柱状嵌于催化剂部中具有技术偏离，且产生了提高离子导电性和反应表面积的预料不到的技术效果”，从而维持权利要求1有效。

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### 六、 进一步的对比文件检索策略建议

为了成功无效权利要求1，必须补充检索能够**精准击中“微观离聚物网格/柱状贯穿网络”或“利用喷墨打印/图案化涂覆技术在催化剂层中构建三维离聚物传导通道”**的技术特征。建议采取以下检索策略：

#### 1. 扩充检索要素（Keywords & IPC/CPC 分类号）

* **核心概念分类号**：

* `H01M4/86`、`H01M4/88`（燃料电池电极及其制造方法）

* `H01M8/1004`（膜电极组件 MEA）

* `B41J` 或 `B05D`（喷墨打印/图案化涂覆在电池电极中的应用）

* **关键词组合（多语言）**：

* **中文**：`(离聚物 OR Nafion OR 质子导体 OR 粘合剂) AND (网格 OR 格子 OR 阵列 OR 柱 OR 墙 OR 图案 OR 纹理) AND (催化剂 OR 电极)`

* **英文**：`(ionomer OR Nafion OR binder) AND (grid OR mesh OR pillar OR wall OR array OR patterned OR micro-channel) AND (catalyst layer OR electrode) AND (fuel cell OR PEMFC)`

* **工艺关键词**：`(inkjet print* OR 3D print* OR patterned deposition OR mask)`（喷墨打印、图案化沉积、掩模）

#### 2. 重点检索方向（寻找技术启示）

1. **方向一：微观质子传输通道/图案化离聚物（Patterned Ionomer Channels）**

* 重点寻找在2009年（目标专利优先权日/申请日）之前，关于**“在催化剂层中引入柱状/网格状纯离聚物以提供高速质子传输通道（Proton Conducting Highways）”**的学术论文或专利（重点关注如DOE燃料电池年报、Journal of Power Sources, Electrochimica Acta, ACS Applied Materials & Interfaces等）。

2. **方向二：喷墨打印制备燃料电池电极（Inkjet Printing of MEA）**

* 目标专利说明书[0018][0039]明确记载该结构是通过**喷墨打印法（Inkjet method）**逐点交替喷射催化剂墨水和离聚物墨水形成的。

* 检索2000-2009年间利用喷墨打印技术（Inkjet printing）在MEA上打印特定图案（Grid/Mesh/Array）的专利（如Epson、Canon、Toyota、Honda、Ballard等公司的早期专利）。只要有一篇对比文件提到了“用喷墨打印交替打印离聚物网格和催化剂点”，即可与D1或D2结合将其彻底击垮。

3. **方向三：三维微结构催化剂层（3D Structured Catalyst Layers）**

* 检索利用压印、光刻（Lithography）、掩膜或电纺（Electrospinning）在电极中形成网格状/阵列状树脂骨架，再填充催化剂的相关专利。

如权利要求1所述的用于燃料电池的电极，其中所述第一催化剂颗粒为金属催化剂颗粒或在基于碳的载体上的金属催化剂颗粒。

如权利要求1所述的用于燃料电池的电极，其中具有墙或多个柱的形状的所述离聚物部的高度为所述催化剂层厚度的0.5-1倍。

如权利要求1所述的用于燃料电池的电极，其中沿着所述流体通道相对于流体通道形成所述催化剂部；或沿着所述流体通道相对于流体通道形成具有墙的形状的所述离聚物部。