发明创造名称：一种燃料生伏特电池
外观设计名称：
决定号：190008
决定日：2019-09-17
委内编号：1F270719
优先权日：
申请（专利）号：201610055971.5
申请日：2016-01-27
复审请求人：广州道动新能源有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：周文娟
合议组组长：刘子晓
参审员：王兴娟
国际分类号：H01M8/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第26条第3款
决定要点
：如果申请文件说明书只给出了一种设想，而未给出实现其设想的本领域技术人员能够实施的技术手段和验证该设想的实验数据，致使所属技术领域的技术人员根据说明书中的记载，不能进行具体实施，也无法预料相应的技术效果，则该申请文件说明书未对发明作出清楚、完整的说明，不符合专利法第26条第3款的规定。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610055971.5，名称为“一种燃料生伏特电池”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为广州道动新能源有限公司，申请日为2016年01月27日，公开日为2016年04月20日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年11月01日发出驳回决定，以权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为：2018年09月03日提交的权利要求第1-4项；申请日2016年01月27日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种燃料生伏特电池，其特征在于，包括相邻设置的离子导体、电子导体，所述离子导体与电子导体之间具有用于电池燃料穿过的燃料通道，还包括分别与离子导体、电子导体连接的正电极、负电极，所述正电极设置在离子导体背离燃料通道一侧，所述负电极设置在电子导体背离燃料通道一侧，所述正电极、负电极通过外电路连接；
所述正电极一侧设置有氧化剂进入通道和生成物排出通道；
所述离子导体为p-型半导体，所述电子导体为n-型半导体；所述p-型半导体与n-型半导体之间的距离为1～200μm。
2. 根据权利要求1所述的燃料生伏特电池，其特征在于，所述外电路包括导线和负载，所述负载的两极分别通过导线与正电极、负电极连接。
3. 根据权利要求1所述的燃料生伏特电池，其特征在于，所述电池燃料为碳氢化合物、可燃气体或金属燃料。
4. 根据权利要求3所述的燃料生伏特电池，其特征在于，所述碳氢化合物为甲醇或乙醇。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：CN101278428A，公开日为2008年10月01日。
驳回决定的具体理由是：（1）权利要求1与对比文件1相比，其区别技术特征为：离子导体、电子导体相邻设置，离子导体与电子导体之间具有用于电池燃料穿过的燃料通道，还包括分别与离子导体、电子导体连接的正电极、负电极，所述正电极设置在离子导体背离燃料通道一侧，所述负电极设置在电子导体背离燃料通道一侧；所述正电极一侧设置有氧化剂进入通道和生成物排出通道；所述p-型半导体与n-型半导体之间的距离为1-200μm。该区别技术特征属于本领域的公知常识，因而，权利要求1不具备创造性。（2）权利要求2-4的附加技术特征或被对比文件1公开，或属于本领域的公知常识，因而，从属权利要求2-4也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月09日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件。
复审请求人认为：（1）对比文件1和本申请的工作原理不同，属于两种不同类型的电池，由此决定了两者的结构不同。（2）本申请电池的工作原理为：在电池工作时，电池燃料从p型半导体和n型半导体之间很窄的空隙进入，并同时接触到n型半导体和p型半导体，在p型半导体和n型半导体之间的电场的作用下，电子和氢离子能有效分离，即在内电路中，电子往n型半导体侧移动，而氢离子往p型半导体侧移动，n型半导体中的电子通过外电路到达正电极处，释放的氢离子移至正电极处之后与那里的电子和氧化剂反应，由此电池燃料的化学能不断被转化成了电能。该电池无论是在光照或没有光照下，均不需要金属催化剂。对于p型半导体和n型半导体之间电场的形成，需要说明的是，在未注入电池燃料之前，p型半导体和n型半导体只有在无限接近时才能有电场的出现，但当注入电池燃料后，电池燃料可以作为电场形成的介质，促使电池燃料中电子和氢离子的分离，从而促使反应的进行。（3）在说明书实施例3和实施例4中，电池在不光照的情况下，检测到电流的产生，验证了电场存在并促使化学反应进行。并且，经过验证得出，当p型半导体和n型半导体之间的距离在1-200μm范围内即可产生电场，保证反应的进行。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月21日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局依法成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年06月18日向复审请求人发出复审通知书。该复审通知书中指出：本申请说明书不符合专利法第26条第3款的规定。合议组认为：根据燃料通道的宽度范围，本申请的技术方案其中一个为：燃料通道的宽度大于0小于等于10cm，进一步地可以是1-200μm；其对应的是说明书实施例1-2的技术方案。该技术方案的工作原理为：在电池工作时，电池燃料从p型半导体和n型半导体之间很窄的空隙进入，并同时接触到n型半导体和p型半导体，p型半导体和n型半导体分别通过正电极、负电极与外电路的导线和负载连接，从而形成电路回路，高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间形成内电场，在该内电场的作用下，燃料中的电子和氢离子能有效分离，电子往n型半导体侧移动，而氢离子往p型半导体侧移动，n型半导体中的电子通过外电路到达正电极处，释放的氢离子移至正电极处之后与那里的电子和氧化剂反应，由此电池燃料的化学能不断被转化成了电能。首先，本申请未给出实现设想“高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间的形成内电场”并且“内电场能促使燃料中的电子和氢离子的有效分离”的技术手段，也没有给出相应的教导以使得本领域技术人员能够从现有技术中获得能够实施该设想的具体技术手段。其次，实施例3-4的技术方案和实验数据并不能适用于实施例1-2技术方案，因为其内电场是通过p型、n型半导体直接接触形成，两者之间不存在间隙，燃料在pn结表面，并不在p型、n型半导体之间，内电场并不直接作用在燃料上。第三，该技术方案对应的实施例1-2，缺乏相应的实验数据，本领域技术人员无法预料该技术方案的技术效果。
复审请求人于2019年08月02日提交了意见陈述书，未修改申请文件。
复审请求人认为：（1）本申请正确的工作原理如下：在注入电池燃料之前，由于n型半导体有高能量位电子，而p型半导体具有低能量位电子，一旦它们接触，电子会从n型半导体流向p型半导体，在两者之间及其附近会形成电场。注入电池燃料之后，燃料同时接触到n型半导体和p型半导体，在该电场的作用下，燃料中的电子和氢离子能有效分离，电子往带正电的n型半导体侧移动，氢离子往带负电的p型半导体侧移动，处于高能量位的电子进一步通过外电路，对负载做功后流到正极处，并与到达那里的氢离子及氧化剂（氧气）反应生成水；这样只要燃料不断供给，燃料中的能量就可以源源不断的被释放出来，电子就可以持续通过外电路对负载做功。（2）1）、“高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间的形成内电场”是一个广为人知的事实；2）、“内电场能促使燃料中的电子和氢离子的有效分离”也是一个广为人知的事实；3）、根据本申请的工作原理，本申请的电池结构即是实现该电池的技术手段，燃料扮演了“外加电压”的角色。4）、对于处于半导体行业的技术人员，如何选择合适的材料来形成欧姆接触还是Schottky接触，是广为人知的事实，本领域的技术人员有能力选择合适的材料来形成正负极、外电路等。本申请的电池可以使用的半导体材料和燃料种类繁多，实际应用中，不同的半导体的尺寸、形貌、离子导电率、电子导电率、费米能级等参数会有所不同，不同的燃料（氢气、甲醇、乙醇），电离强度也会不同，器件设计参数也有相应的变化，半导体领域的技术人员看到本申请公开的结构有能力选择合适的p型半导体和n型半导体来实现本申请燃料生伏特电池的制备，只是不同半导体材料和燃料存在性能高低的差异。（3）1）n型半导体和p型半导体之间的电场，无论是它们直接接触还是通过外电路间接接触，电子都会有从高电子能量位的n型半导体流向低电子能量位的p型半导体的倾向，进而形成电场，实施例1-2和实施例3-4这两种情况的效果本质是一样的。2）两个带电的平行极板的电场分布情况来看，在两个极板的边际有电场溢出，该内电场的边际部分是可以直接作用于在pn结表面的燃料上，因此，实施例3-4的技术方案同样可以适用于实施例1-2技术方案。（4）本申请旨在提供一种全新的燃料生伏特电池结构，实施例3、4的实验结果，主要是用来证明本申请的电池结构确实是可以工作的，也就是确实可以发电。
在上述程序的基础上，本案合议组认为事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在复审阶段未修改申请文件。本复审通知书所依据的审查文本为：复审请求人于2018年09月03日提交的权利要求第1-4项；申请日2016年01月27日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图。
2、关于专利法第26条第3款
专利法第26条第3款规定：说明书应当对发明或者实用新型作出清楚、完整的说明，以所属技术领域的技术人员能够实现为准；必要的时候，应当有附图。摘要应当简要说明发明或者实用新型的技术要点。
如果申请文件说明书只给出了一种设想，而未给出实现其设想的本领域技术人员能够实施的技术手段和验证该设想的实验数据，致使所属技术领域的技术人员根据说明书中的记载，不能进行具体实施，也无法预料相应的技术效果，则该申请文件说明书未对发明作出清楚、完整的说明，不符合专利法第26条第3款的规定。
本申请说明书不符合专利法第26条第3款的规定，具体理由如下：
根据燃料通道的宽度范围，本申请的技术方案其中一个为：燃料通道的宽度大于0小于等于10cm，进一步地可以是1-200μm；其对应的是说明书实施例1-2的技术方案。
该技术方案的工作原理为：在电池工作时，电池燃料从p型半导体和n型半导体之间很窄的空隙进入，并同时接触到n型半导体和p型半导体，p型半导体和n型半导体分别通过正电极、负电极与外电路的导线和负载连接，高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间形成内电场，在该内电场的作用下，燃料中的电子和氢离子能有效分离，电子往n型半导体侧移动，而氢离子往p型半导体侧移动，n型半导体中的电子通过外电路到达正电极处，释放的氢离子移至正电极处之后与那里的电子和氧化剂反应，由此电池燃料的化学能不断被转化成了电能。
首先，本申请仅给出了设想“高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间的形成内电场”并且 “内电场能促使燃料中的电子和氢离子的有效分离”，而没有给出实现该设想的具体技术手段。对此，本申请在燃料通道选择0-10cm（不包含0）时对应的实施例1中仅记载了“分别与离子导体（p型半导体）、电子导体（n型半导体）连接的正电极、负电极，所述正电极设置在离子导体1背离燃料通道一侧，所述负电极设置在电子导体背离燃料通道一侧，所述正电极、负电极通过外电路连接，外电路包括导线和负载”，但并没有记载具体采用何种p型半导体、n型半导体、正电极和负电极才能实现“高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间的形成内电场”并且 “内电场能促使燃料中的电子和氢离子的有效分离”。也就是说，说明书中并没有具体记载所采用的“p型半导体、n型半导体、正电极和负电极”的相关参数，例如材料、尺寸、形貌、结构等。同时，本申请中，无需施加外加电压，电子就能够从n型半导体中流出并经由负电极、导线和正电极流入p型半导体；而在常规的半导体中，n型（或p型）半导体与金属接触，电子扩散一般发生在两者接触界面附近，电子要从n型（或p型）半导体与金属的接触界面往外定向流动需要施加外加电压；可见，实现该设想的技术手段并不是现有技术。因此，本领域技术人员不清楚采用何种材料（如硅）、何种尺寸（如纳米级、毫米级、厘米级）以及何种形貌结构（如多孔的、致密的）的n型半导体、p型半导体和金属来实现该设想。并且，本申请中也没有记载 p型半导体、n型半导体以及正电极和负电极的费米能级，促使燃料中的电子和氢离子的有效分离的内电场的大小，p型半导体的离子导电率、孔隙率，以及n型半导体的电子导电率等相关数据，这使得本领域技术人员无法从现有技术中获得能够实施该设想的具体技术手段。
其次，实施例3-4的技术方案和实验数据并不能适用于实施例1-2技术方案，因为其均是在pn结表面滴加甲醇，内电场是通过p型、n型半导体直接接触形成，一般的p型半导体和n型半导体接触都能形成该内电场。而实施例1-2技术方案中，内电场是n型半导体的电子经由外电路流动到p型半导体中形成，对p型半导体、n型半导体以及正电极和负电极中的电子的费米能级都有要求。
第三，该技术方案对应的实施例1-2，缺乏相应的实验数据，没有记载该体系的工作参数如工作温度和压力、燃料流速、燃料浓度等，也没有给出该电池体系发电的相关实验数据，如电流、电压、发电的持续时间、燃料转化率等。本领域技术人员不清楚该技术方案是否能够有效地、可持续地发电，也不清楚发电的电量大小、电池的使用寿命以及安全性等，因而，无法预料该技术方案的技术效果。
综上所述，本申请说明书对于上述技术方案只给出了一种设想，而未给出实现其设想的本领域技术人员能够实施的技术手段，致使所属技术领域的技术人员根据说明书中的记载，不能进行具体实施，同时，本申请也未给出上述技术方案相关的实验数据，本领域技术人员无法预料其技术效果。因此，本申请说明书未对发明作出清楚、完整的说明，致使本领域技术人员不能具体实施，不符合专利法第26条第3款的规定。
3、对复审请求人相关意见的答复：
对于复审请求人答复复审通知书时提出的意见，合议组认为：
（1）首先，本申请原申请文件中并未记载当离子导体1和电子导体2之间具有大于0的间隙时、如何在离子导体1和电子导体2之间形成电场。复审请求人在提交复审请求时的意见陈述中强调：p型半导体和n型半导体之间电场的形成，需要说明的是，在未注入电池燃料之前，p型半导体（低电子能量区）和n型半导体（高电子能量区）只有在无限接近时才能有电场的出现，但当注入电池燃料后，电池燃料可以作为电场形成的介质，促使电池燃料中电子和氢离子的分离，从而促使反应的进行。在答复复审通知书的意见陈述中认为：正确的工作原理是在注入电池燃料之前，未无限接近的p型半导体（低电子能量区）和n型半导体（高电子能量区）之间已经形成了电场。复审请求人在两次意见陈述中对工作原理的意见不一致。其次，p型半导体（低电子能量区）和n型半导体（高电子能量区）之间不论是在注入电池燃料前形成电场，还是在注入电池燃料后形成电场，两者都具有设想“高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间的形成内电场，该内电场能促使燃料中的电子和氢离子的有效分离”，而参见上述评述意见，实现该设想的具体技术手段在申请文件中并没有记载，也不是本领域的公知常识。
（2）首先，“高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间的形成内电场”、“上述内电场能促使燃料中的电子和氢离子的有效分离”两者是一个整体，是相互关联的，该整体并不是本领域的公知常识。其次，“无需施加外加电压，电子就能够从n型半导体中流出并经由负电极、导线和正电极流入p型半导体”并不是本领域的公知常识，在常规的半导体中，n型（或p型）半导体与金属接触，电子扩散一般发生在两者接触界面附近，电子要从n型（或p型）半导体与金属的接触界面往外定向流动需要施加外加电压。第三，由于设想“高电子能量区-n型半导体中的电子通过外电路流入低电子能量区-p型半导体中，从而在p型半导体和n型半导体之间的形成内电场，上述内电场能促使燃料中的电子和氢离子的有效分离”和“无需施加外加电压，电子就能够从n型半导体中流出并经由负电极、导线和正电极流入p型半导体”并不是本领域的公知常识，因而本领域技术人员不清楚如何来实现上述设想（即采用什么技术手段来实现该设想）。现有技术中半导体材料和燃料种类繁多，实际应用中，不同的半导体的尺寸、形貌、离子导电率、电子导电率、费米能级等参数会有所不同，不同的燃料（氢气、甲醇、乙醇），电离强度也会不同，器件设计参数也有相应的变化。因而，本领域技术人员很难从现有技术的众多技术手段中选择出实现上述设想的具体技术手段，也无法预料得到所能产生的技术效果。第四，本申请发明人发表的学术论文（Selective Deposition of Nanocrystalline Carbon Films on GaN Diodes with Photocatalytic Reactions, G.D. Yang et al., CrystEngComm，第16卷，第10097-10102页，2014年09月09日）涉及的是光催化反应中GaN二极管表面选择性地沉积纳米晶体碳膜，其中虽然涉及甲醇在电场作用下分解，但是其形成电场的结构和方式与本申请的并不相同，两者的工作体系和工作原理完全不同，没有可比性。此外，与本申请不同，该学术论文在实验部分给出了半导体的材料、尺寸、正负极的材料、所用甲醇液的组成以及浓度，工作条件如光照条件，附图1给出了具体的结构图；在结果与讨论部分对实验结果分别采用了SEM、Raman谱图、FTIR进行了验证，给出了相应的图和数据；可见，一个充分公开的技术方案应该是本领域技术人员根据公开的内容即能够实施其技术方案、解决其技术问题并产生预期的技术效果。而本申请未提供半导体的材料、尺寸、正负极的材料、所用甲醇液的组成以及浓度，工作条件等参数，致使所属技术领域的技术人员根据说明书中的记载，不能进行具体实施。
（3）实施例1-2的技术方案和实施例3-4的技术方案中，形成内电场的原理不同，实施例3-4中直接通过p型半导体、n型半导体接触形成内电场，这是本领域的公知常识，不对两者的费米能级作要求，而参见上述意见，实施例1-2的技术方案中，无需施加外加电压，电子就能够从n型半导体中流出并经由负电极、导线和正电极流入p型半导体形成能够促使燃料反应的电场，这对该电路中的n型半导体、负电极、导线、正电极、p型半导体的费米能级都有较高的要求。
（4）参见上述评述意见，实施例3-4的实验数据并不能适用于实施例1-2的技术方案，实施例1-2的技术方案缺少具体能够实施的技术手段和相关实验数据，致使所属技术领域的技术人员根据说明书中的记载，不能进行具体实施，也无法预料其技术效果。
综上所述，复审请求人的意见陈述不具有说服力，合议组不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年11月01日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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