引言：據(jù)預測，2030年度燃料電池汽車全球市場規(guī)模將超過198萬輛，市場增長潛力巨大，根據(jù)中國汽車工程學會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)模將達到百萬輛。隨著各國政府對氫燃料電池汽車產(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。

氫燃料電池簡介

氫燃料電池是使用氫這種化學元素，制造成儲存能量的電池。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，氫通過陰極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負載到達陽極。

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反應(yīng)發(fā)生的場所，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傳導離子。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、流場設(shè)計與加工技術(shù)。

20世紀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。進入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術(shù)，很快，氫燃料電池就被運用于發(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、臺烴的化石燃料中制氫、太陽能光電化學分解熱化學制氫制氫、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，這個也是氫燃料電池技術(shù)攻關(guān)的方向和目標。

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

（3）氫氣的運輸。氫雖然有良好的可運輸性，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際問題。第一，氫質(zhì)量輕，在運輸和使用時單位能量所占的體積相對較大，這對作汽車動力有一定的挑戰(zhàn)。第二，氫易泄漏，在真空密封的燃料箱每24小時的泄漏率達2％，因此對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重的皮膚凍傷。因此在運輸和使用過程中必須十分謹慎，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)將分別對國內(nèi)和國外專利情況進行分析。

國內(nèi)專利客觀分析

4.1概況分析

4.1.1年度申請量分析

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

從申請量角度看，在1999年以前，燃料電池在汽車行業(yè)尚處于起步階段，專利申請量較少，1999年以后，專利申請量開始上升。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燃料電池研究的投入，從此燃料電池的發(fā)展開始進入研究熱潮，氫燃料電池專利申請量快速增長，從2008年到2013年期間的專利申請量看出，氫燃料電池的研究處于技術(shù)攻關(guān)階段，2013年以后專利申請量又呈現(xiàn)快速增長的趨勢，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%，實用新型專利有695件，占比34.8%，外觀設(shè)計專利有18件，占比0.9%。由于氫燃料電池研發(fā)難度較高，專利價值也較大，研發(fā)人員大部分是通過自主研發(fā)來進行深入研究。

4.2 申請人排行分析

4.2.1申請人排行分析

從以上數(shù)據(jù)可以看出，在申請人排行榜前10位中，企業(yè)申請人占8個，高校申請人占2個。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，如國外的豐田自動車株式會社、現(xiàn)代自動車株式會社、本田技研工業(yè)株式會社和國內(nèi)的上海汽車集團股份有限公司等。此外，國內(nèi)出現(xiàn)了一批致力于動氫設(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、上海合既得動氫機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、物力和財力，積累了較多數(shù)量的專利技術(shù)，也進一步印證了現(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，中國企業(yè)應(yīng)重點研究競爭對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，在積累自身核心技術(shù)的同時，在空白區(qū)域也形成堅固的技術(shù)壁壘。而對于科研院所及高校，可以對其進行技術(shù)引進及人員聘請以加大自身的科研力度。

4.2.2申請人年度申請量分析

由申請人年度申請量分析中我們可以看出專利申請人的專利申請趨勢，進而分析其研發(fā)趨勢。上海合既得動氫機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年實現(xiàn)專利數(shù)量暴發(fā)。從歷年來專利申請趨勢來看著名車企自動車株式會社、現(xiàn)代自動車株式會社和本田技研工業(yè)株式會社的專利申請時間跨度較大，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，對氫燃料電池的研究主要集中在沿海經(jīng)濟發(fā)達省市。

4.3.2各國在中國專利申請量比例分析

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

國外專利客觀分析

5.1 概況分析

5.1.1年度申請量分析

通過國外專利的年度申請量情況我們可以分析國際上對氫燃料電池車的研發(fā)趨勢。國內(nèi)外關(guān)于氫燃料電池車的研究起步相同，均在1999年后專利年申請量不斷提升。國外氫燃料電池車專利年申請量在2005年和2006達到峰值，之后研究熱度有所下降，但依然保持較高的年申請量。充分說明全球各個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 申請人分析

5.2.1 申請人排行分析

通過申請人排行榜分析，可以明確哪些國家的企業(yè)、科研院所或個人在燃料電池領(lǐng)域的研究更加深入?？梢钥闯觯n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行專利布局，日本企業(yè)使用了較為完善的專利保護策略來維持其在氫燃料電池汽車領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。

5.2.2申請國家申請量

申請國家申請量分析可知，日本專利申請量為1248件，高居榜首，同時韓國、美國、德國的專利申請量分別為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)實力。

5.2.3 申請人公開國家

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

5.2.4 申請人申請趨勢

由申請人年度申請量分析中我們可以看出專利申請人的專利申請趨勢，進而分析其研發(fā)趨勢。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)作為品牌核心競爭力。日本本田和日本豐田每年也在氫燃料電池領(lǐng)域申請一定數(shù)量的相關(guān)專利，其中日本本田的專利年申請量在2005年達到峰值，實現(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，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)出情況說明了對應(yīng)國家技術(shù)創(chuàng)新的重視程度。日本、美國的重點企業(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)市場的同時，面臨著巨大的壓力和知識產(chǎn)權(quán)的風險。

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)申請發(fā)展迅速，申請量逐年增加，申請人在該領(lǐng)域的布局也逐漸加強，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，這對我國專利申請造成巨大的壓力。而且各個國家的申請重點都在氫燃料電池及其制造領(lǐng)域、儲存氫領(lǐng)域，我國的專利涉及的核心領(lǐng)域并不多，導致在專利技術(shù)方面沒有主導權(quán)。因此，面對重重困難和壓力，我國要提升氫燃料電池領(lǐng)域競爭力，縮短和日本、美國的差距，作為政府不僅要加大力度支持，更要對專利促進政策進行階段性定位，從偏重數(shù)量激勵轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴百|(zhì)”為核心，構(gòu)建良性運轉(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)勢加強對核心專利的深入研究，并圍繞核心專利不斷進行應(yīng)用性的開發(fā)研究，申請眾多的外圍專利，再利用外圍專利進一步覆蓋技術(shù)領(lǐng)域，構(gòu)筑外圍專利網(wǎng)，形成攻防體系，在激勵競爭中贏得主動權(quán)。

6.3技術(shù)創(chuàng)新啟示

建議國內(nèi)氫燃料電池領(lǐng)域的重點企業(yè)及高校，形成一個集中的氫燃料電池技術(shù)聯(lián)盟，對燃料電池技術(shù)進行統(tǒng)一、集中調(diào)研。首先，在調(diào)研過程中了解和學習氫燃料電池目前的專利技術(shù)，去其糟粕取其精華，對其進行深加工，形成自主規(guī)避方案和自主知識產(chǎn)權(quán)；其次，在氫燃料電池技術(shù)空白區(qū)域進行統(tǒng)一掃蕩，形成外圍防御型專利，克制競爭對手的外圍技術(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，針對氫燃料電池發(fā)展的重點領(lǐng)域及所面臨的技術(shù)難題進行高強度的封閉式研發(fā)，打破被動局面，搶先占據(jù)氫燃料電池某些發(fā)展方向上的專利制高點。

素材來源：國海智峰知識產(chǎn)權(quán) NE時代

注：本文信息僅供分享交流

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