引言：據(jù)預(yù)測(cè)，2030年度燃料電池汽車全球市場(chǎng)規(guī)模將超過198萬輛，市場(chǎng)增長潛力巨大，根據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)2016年10月26日發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中的數(shù)據(jù)，2030年，中國燃料電池汽車的規(guī)模將達(dá)到百萬輛。隨著各國政府對(duì)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的扶持及關(guān)鍵技術(shù)的突破，未來幾年燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)將迎來爆發(fā)式增長。

氫燃料電池簡(jiǎn)介

氫燃料電池是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲(chǔ)存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陽極。

氫燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和基本燃料電池的結(jié)構(gòu)相同包括：電極、電解質(zhì)隔膜與集電器等。電極是燃料氧化和還原的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所，可分成陰極與陽極兩部分。電解質(zhì)隔膜的功能是分隔氧化劑與還原劑并同時(shí)傳導(dǎo)離子。目前燃料電池所采用的電解質(zhì)隔膜可以分為兩類，一類為以絕緣材料制作多孔隔膜，例如石棉膜、碳化硅膜和鋁酸鋰膜等，再將電解液，例如氫氧化鉀、磷酸和熔融碳酸鹽等，浸入多孔隔膜：另一類電解質(zhì)隔膜為固態(tài)離子交換膜，例如質(zhì)子交換膜燃料電池中采用的全氟磺酸樹脂膜。集電器也稱做雙極板，它只有收集電流、疏導(dǎo)反應(yīng)氣體及分隔氧化劑與還原劑的作用；雙極板的性能取決于材料特性、流場(chǎng)設(shè)計(jì)與加工技術(shù)。

20世紀(jì)60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域[5]。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進(jìn)入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進(jìn)的制氫技術(shù)，很快，氫燃料電池就被運(yùn)用于發(fā)電和汽車。隨著制氫技術(shù)的發(fā)展，氫燃料電池離我們的生活越來越近。

氫燃料電池發(fā)展技術(shù)障礙

（1）氫氣的制取。一般工業(yè)制氫方法有電解水、臺(tái)烴的化石燃料中制氫、太陽能光電化學(xué)分解熱化學(xué)制氫制氫、光和微生物制氫等多種方法，但是目前還沒有一種價(jià)格低廉、無污染、制作工藝成熟、技術(shù)優(yōu)良的工藝方法，這個(gè)也是氫燃料電池技術(shù)攻關(guān)的方向和目標(biāo)。

（2）氫氣的儲(chǔ)存。一般的儲(chǔ)存方法有常壓儲(chǔ)氫、高壓儲(chǔ)氫、液氫儲(chǔ)氫。金屬氫化物儲(chǔ)氫以及吸附儲(chǔ)存，由于氫質(zhì)量輕，無色無味，易泄漏、易在空氣中達(dá)到爆炸極限，所以氫的儲(chǔ)存成為了制取之后又一個(gè)技術(shù)性難題。

（3）氫氣的運(yùn)輸。氫雖然有良好的可運(yùn)輸性，但不論是氣態(tài)氫或是液氫，在使用過程中都存在不可忽視的實(shí)際問題。第一，氫質(zhì)量輕，在運(yùn)輸和使用時(shí)單位能量所占的體積相對(duì)較大，這對(duì)作汽車動(dòng)力有一定的挑戰(zhàn)。第二，氫易泄漏，在真空密封的燃料箱每24小時(shí)的泄漏率達(dá)2％，因此對(duì)貯氫容器和輸氖管道、接頭、閥門等都要采取特殊的密封措施；第三，液氫的溫度極低，僅一滴液氫即可引起嚴(yán)重的皮膚凍傷。因此在運(yùn)輸和使用過程中必須十分謹(jǐn)慎，要特別注意采取各種安全措施。

檢索數(shù)據(jù)庫及檢索年限

本報(bào)告檢索了從1989年至2018年的中外專利數(shù)據(jù)庫，共檢索相關(guān)專利4074件，其中國內(nèi)專利1997件，國外專利2077件，后續(xù)將分別對(duì)國內(nèi)和國外專利情況進(jìn)行分析。

國內(nèi)專利客觀分析

4.1概況分析

4.1.1年度申請(qǐng)量分析

2018年的申請(qǐng)量數(shù)據(jù)不完整，主要以2017年及以前的申請(qǐng)量作為分析數(shù)據(jù)。

從申請(qǐng)量角度看，在1999年以前，燃料電池在汽車行業(yè)尚處于起步階段，專利申請(qǐng)量較少，1999年以后，專利申請(qǐng)量開始上升。中國第一輛氫燃料電池汽車在1999年底展示，其燃料電池由北京富源公司提供，之后科技部加大了對(duì)燃料電池研究的投入，從此燃料電池的發(fā)展開始進(jìn)入研究熱潮，氫燃料電池專利申請(qǐng)量快速增長，從2008年到2013年期間的專利申請(qǐng)量看出，氫燃料電池的研究處于技術(shù)攻關(guān)階段，2013年以后專利申請(qǐng)量又呈現(xiàn)快速增長的趨勢(shì)，可以推斷在此階段氫燃料電池在汽車上的應(yīng)用取得了一定的技術(shù)突破。

4.1.2 專利類型分析

在已公開的專利中，發(fā)明專利有1284件，占比64.3%，實(shí)用新型專利有695件，占比34.8%，外觀設(shè)計(jì)專利有18件，占比0.9%。由于氫燃料電池研發(fā)難度較高，專利價(jià)值也較大，研發(fā)人員大部分是通過自主研發(fā)來進(jìn)行深入研究。

4.2 申請(qǐng)人排行分析

4.2.1申請(qǐng)人排行分析

從以上數(shù)據(jù)可以看出，在申請(qǐng)人排行榜前10位中，企業(yè)申請(qǐng)人占8個(gè)，高校申請(qǐng)人占2個(gè)。氫燃料電池作為現(xiàn)今較為火熱的研究方向，企業(yè)和高校是該技術(shù)研究創(chuàng)新的主力軍，很多企業(yè)和高校都投入了較多的研發(fā)力量，其中包含了目前國內(nèi)外知名的眾多知名車企，如國外的豐田自動(dòng)車株式會(huì)社、現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社、本田技研工業(yè)株式會(huì)社和國內(nèi)的上海汽車集團(tuán)股份有限公司等。此外，國內(nèi)出現(xiàn)了一批致力于動(dòng)氫設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，如廣東合即得能源科技有限公司、上海合既得動(dòng)氫機(jī)器有限公司和無錫同春新能源科技有限公司等高新技術(shù)企業(yè)。企業(yè)在氫燃料電池的技術(shù)研發(fā)中投入了很多的人力、物力和財(cái)力，積累了較多數(shù)量的專利技術(shù)，也進(jìn)一步印證了現(xiàn)在企業(yè)在氫燃料電池技術(shù)方面掌握了一定的技術(shù)累積。

從上述數(shù)據(jù)可以看出，排名靠前的基本上都是合資企業(yè)，中國的本土企業(yè)排名大部分在后十名，充分說明，中國在氫燃料電池領(lǐng)域的技術(shù)研究尚處于落后階段，核心技術(shù)大部分掌握在外資企業(yè)的手中，基于此現(xiàn)實(shí)，中國企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)研究競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在氫燃料電池方面掌握的主要技術(shù)方向，挖掘空白技術(shù)點(diǎn)，在積累自身核心技術(shù)的同時(shí)，在空白區(qū)域也形成堅(jiān)固的技術(shù)壁壘。而對(duì)于科研院所及高校，可以對(duì)其進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)及人員聘請(qǐng)以加大自身的科研力度。

4.2.2申請(qǐng)人年度申請(qǐng)量分析

由申請(qǐng)人年度申請(qǐng)量分析中我們可以看出專利申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)趨勢(shì)，進(jìn)而分析其研發(fā)趨勢(shì)。上海合既得動(dòng)氫機(jī)器有限公司和廣東合即得能源科技有限公司是中國水化集團(tuán)的核心創(chuàng)新企業(yè)，分別于2012年和2013年成立后致力于氫燃料電池研發(fā)，并在分別在2015年和2016年實(shí)現(xiàn)專利數(shù)量暴發(fā)。從歷年來專利申請(qǐng)趨勢(shì)來看著名車企自動(dòng)車株式會(huì)社、現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社和本田技研工業(yè)株式會(huì)社的專利申請(qǐng)時(shí)間跨度較大，可見幾家公司在氫燃料電池領(lǐng)域持續(xù)投入研發(fā)。上海汽車集團(tuán)股份有限公司在氫燃料電池領(lǐng)域的研發(fā)起步較晚，在2010年之后，其專利數(shù)量也有了明顯的積累，可見上汽在氫能源電動(dòng)車的研發(fā)投入和力度。

4.3國省代碼分析

4.3.1各省市專利申請(qǐng)量比例分析

上海、江蘇、廣東、北京等省市為該方向的研究大省，且總體來看，對(duì)氫燃料電池的研究主要集中在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省市。

4.3.2各國在中國專利申請(qǐng)量比例分析

日本、美國、韓國和德國等發(fā)達(dá)國家均存在在中國進(jìn)行專利布局的情況，通過在中國申請(qǐng)專利，以尋求在中國市場(chǎng)的保護(hù)，體現(xiàn)了其他國家對(duì)我國市場(chǎng)的重視。

國外專利客觀分析

5.1 概況分析

5.1.1年度申請(qǐng)量分析

通過國外專利的年度申請(qǐng)量情況我們可以分析國際上對(duì)氫燃料電池車的研發(fā)趨勢(shì)。國內(nèi)外關(guān)于氫燃料電池車的研究起步相同，均在1999年后專利年申請(qǐng)量不斷提升。國外氫燃料電池車專利年申請(qǐng)量在2005年和2006達(dá)到峰值，之后研究熱度有所下降，但依然保持較高的年申請(qǐng)量。充分說明全球各個(gè)國家傾注了較多的力量研究燃料電池，掌握了較多的核心技術(shù)，未來氫燃料電池汽車必將取代現(xiàn)有的燃油汽車。

5.1.2公開國家排名

5.2 申請(qǐng)人分析

5.2.1 申請(qǐng)人排行分析

通過申請(qǐng)人排行榜分析，可以明確哪些國家的企業(yè)、科研院所或個(gè)人在燃料電池領(lǐng)域的研究更加深入。可以看出，韓國現(xiàn)代、日本本田、日本豐田、日本日產(chǎn)等車企在氫燃料電池領(lǐng)域的研究較深入，投入了較多的力量進(jìn)行專利布局，日本企業(yè)使用了較為完善的專利保護(hù)策略來維持其在氫燃料電池汽車領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

5.2.2申請(qǐng)國家申請(qǐng)量

申請(qǐng)國家申請(qǐng)量分析可知，日本專利申請(qǐng)量為1248件，高居榜首，同時(shí)韓國、美國、德國的專利申請(qǐng)量分別為680、547、387件，體現(xiàn)了這些國家在氫燃料電池車領(lǐng)域的研究力度和研發(fā)實(shí)力。

5.2.3 申請(qǐng)人公開國家

通過申請(qǐng)人公開國家（不包含中國）分析可以看出，專利申請(qǐng)量較多的韓國現(xiàn)代、日本本田、豐田株式會(huì)社均在國外進(jìn)行了專利布局，從側(cè)面體現(xiàn)出氫燃料電池在汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度。

5.2.4 申請(qǐng)人申請(qǐng)趨勢(shì)

由申請(qǐng)人年度申請(qǐng)量分析中我們可以看出專利申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)趨勢(shì)，進(jìn)而分析其研發(fā)趨勢(shì)。我們可以看出，2000年后韓國現(xiàn)代在氫燃料電池領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量始終較高，可見韓國現(xiàn)代將氫燃料電池研發(fā)作為品牌核心競(jìng)爭(zhēng)力。日本本田和日本豐田每年也在氫燃料電池領(lǐng)域申請(qǐng)一定數(shù)量的相關(guān)專利，其中日本本田的專利年申請(qǐng)量在2005年達(dá)到峰值，實(shí)現(xiàn)了專利暴發(fā)。日本日產(chǎn)在2000年后也在氫燃料電池領(lǐng)域投入了研究，但在2008年后卻鮮有相關(guān)專利申請(qǐng)，其原因可能是研發(fā)戰(zhàn)略發(fā)生了轉(zhuǎn)移。

總結(jié)

6.1市場(chǎng)啟示

在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)中，日本、美國、韓國是氫燃料電池專利的主要產(chǎn)出國，專利的產(chǎn)出情況說明了對(duì)應(yīng)國家技術(shù)創(chuàng)新的重視程度。日本、美國的重點(diǎn)企業(yè)在氫燃料電池領(lǐng)域中占有重要地位，基本掌握了該領(lǐng)域的核心技術(shù)。日本注重核心技術(shù)的研發(fā)，并善于通過核心專利和布置外圍專利在眾多領(lǐng)域中層層壁壘。近年來，中國的氫燃料電池也迅速發(fā)展，申請(qǐng)量雖逐年增加，但也受到了國外車企的專利技術(shù)沖擊，因此中國的氫燃料電池研發(fā)企業(yè)在發(fā)展國內(nèi)市場(chǎng)的同時(shí)，面臨著巨大的壓力和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)。

6.2專利布局啟示

通過分析可知，近幾年來氫燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)申請(qǐng)發(fā)展迅速，申請(qǐng)量逐年增加，申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的布局也逐漸加強(qiáng)，在氫燃料電池行業(yè)發(fā)展迅猛的多為日本、美國、韓國的汽車廠商，這些廠商的專利不僅數(shù)量多而且技術(shù)含量也很高，氫燃料電池的核心技術(shù)大部分已被他們所掌握，這對(duì)我國專利申請(qǐng)?jiān)斐删薮蟮膲毫?。而且各個(gè)國家的申請(qǐng)重點(diǎn)都在氫燃料電池及其制造領(lǐng)域、儲(chǔ)存氫領(lǐng)域，我國的專利涉及的核心領(lǐng)域并不多，導(dǎo)致在專利技術(shù)方面沒有主導(dǎo)權(quán)。因此，面對(duì)重重困難和壓力，我國要提升氫燃料電池領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力，縮短和日本、美國的差距，作為政府不僅要加大力度支持，更要對(duì)專利促進(jìn)政策進(jìn)行階段性定位，從偏重?cái)?shù)量激勵(lì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴百|(zhì)”為核心，構(gòu)建良性運(yùn)轉(zhuǎn)的創(chuàng)新制度體系，作為企業(yè)應(yīng)充分利用高校和科研單位的技術(shù)優(yōu)勢(shì)加強(qiáng)對(duì)核心專利的深入研究，并圍繞核心專利不斷進(jìn)行應(yīng)用性的開發(fā)研究，申請(qǐng)眾多的外圍專利，再利用外圍專利進(jìn)一步覆蓋技術(shù)領(lǐng)域，構(gòu)筑外圍專利網(wǎng)，形成攻防體系，在激勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)中贏得主動(dòng)權(quán)。

6.3技術(shù)創(chuàng)新啟示

建議國內(nèi)氫燃料電池領(lǐng)域的重點(diǎn)企業(yè)及高校，形成一個(gè)集中的氫燃料電池技術(shù)聯(lián)盟，對(duì)燃料電池技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一、集中調(diào)研。首先，在調(diào)研過程中了解和學(xué)習(xí)氫燃料電池目前的專利技術(shù)，去其糟粕取其精華，對(duì)其進(jìn)行深加工，形成自主規(guī)避方案和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；其次，在氫燃料電池技術(shù)空白區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一掃蕩，形成外圍防御型專利，克制競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的外圍技術(shù)延伸；再次，集中國內(nèi)企業(yè)和高校相關(guān)領(lǐng)域的高科技人才，針對(duì)氫燃料電池發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域及所面臨的技術(shù)難題進(jìn)行高強(qiáng)度的封閉式研發(fā)，打破被動(dòng)局面，搶先占據(jù)氫燃料電池某些發(fā)展方向上的專利制高點(diǎn)。

素材來源：國海智峰知識(shí)產(chǎn)權(quán) NE時(shí)代

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