引言：據預測，2030年度燃料電池汽車全球市場規模將超過198萬輛，市場增長潛力巨大，根據中國汽車工程學會2016年10月26日發佈的《節能與新能源汽車技術路線圖》中的數據，2030年，中國燃料電池汽車的規模將達到百萬輛。隨著各國政府對氫燃料電池汽車產業的扶持及關鍵技術的突破，未來幾年燃料電池汽車產業將迎來爆發式增長。
氫燃料電池簡介
氫燃料電池是使用氫這種化學元素，製造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應，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發生反應後，放出電子通過外部的負載到達陽極。
氫燃料電池的基本結構和基本燃料電池的結構相同包括：電極、電解質隔膜與集電器等。電極是燃料氧化和還原的電化學反應發生的場所，可分成陰極與陽極兩部分。電解質隔膜的功能是分隔氧化劑與還原劑並同時傳導離子。目前燃料電池所採用的電解質隔膜可以分為兩類，一類為以絕緣材料製作多孔隔膜，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：另一類電解質隔膜為固態離子交換膜，例如質子交換膜燃料電池中採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、疏導反應氣體及分隔氧化劑與還原劑的作用；雙極板的性能取決於材料特性、流場設計與加工技術。
20世紀60年代，氫燃料電池就已經成功地應用於航天領域[5]。往返於太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進入70年代以後，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術，很快，氫燃料電池就被運用於發電和汽車。隨著制氫技術的發展，氫燃料電池離我們的生活越來越近。
氫燃料電池發展技術障礙
（1）氫氣的製取。一般工業制氫方法有電解水、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、無汙染、製作工藝成熟、技術優良的工藝方法，這個也是氫燃料電池技術攻關的方向和目標。
（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，由於氫質量輕，無色無味，易洩漏、易在空氣中達到爆炸極限，所以氫的儲存成為了製取之後又一個技術性難題。
（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，氫質量輕，在運輸和使用時單位能量所佔的體積相對較大，這對作汽車動力有一定的挑戰。第二，氫易洩漏，在真空密封的燃料箱每24小時的洩漏率達2％，因此對貯氫容器和輸氖管道、接頭、閥門等都要採取特殊的密封措施；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，要特別注意採取各種安全措施。
檢索數據庫及檢索年限
本報告檢索了從1989年至2018年的中外專利數據庫，共檢索相關專利4074件，其中國內專利1997件，國外專利2077件，後續將分別對國內和國外專利情況進行分析。
國內專利客觀分析
4.1概況分析
4.1.1年度申請量分析
2018年的申請量數據不完整，主要以2017年及以前的申請量作為分析數據。
從申請量角度看，在1999年以前，燃料電池在汽車行業尚處於起步階段，專利申請量較少，1999年以後，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，之後科技部加大了對燃料電池研究的投入，從此燃料電池的發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於技術攻關階段，2013年以後專利申請量又呈現快速增長的趨勢，可以推斷在此階段氫燃料電池在汽車上的應用取得了一定的技術突破。
4.1.2 專利類型分析
在已公開的專利中，發明專利有1284件，佔比64.3%，實用新型專利有695件，佔比34.8%，外觀設計專利有18件，佔比0.9%。由於氫燃料電池研發難度較高，專利價值也較大，研發人員大部分是通過自主研發來進行深入研究。
4.2 申請人排行分析
4.2.1申請人排行分析
從以上數據可以看出，在申請人排行榜前10位中，企業申請人佔8個，高校申請人佔2個。氫燃料電池作為現今較為火熱的研究方向，企業和高校是該技術研究創新的主力軍，很多企業和高校都投入了較多的研發力量，其中包含了目前國內外知名的眾多知名車企，如國外的豐田自動車株式會社、現代自動車株式會社、本田技研工業株式會社和國內的上海汽車集團股份有限公司等。此外，國內出現了一批致力於動氫設備研發和生產的高新技術企業，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企業。企業在氫燃料電池的技術研發中投入了很多的人力、物力和財力，積累了較多數量的專利技術，也進一步印證了現在企業在氫燃料電池技術方面掌握了一定的技術累積。
從上述數據可以看出，排名靠前的基本上都是合資企業，中國的本土企業排名大部分在後十名，充分說明，中國在氫燃料電池領域的技術研究尚處於落後階段，核心技術大部分掌握在外資企業的手中，基於此現實，中國企業應重點研究競爭對手在氫燃料電池方面掌握的主要技術方向，挖掘空白技術點，在積累自身核心技術的同時，在空白區域也形成堅固的技術壁壘。而對於科研院所及高校，可以對其進行技術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新企業，分別於2012年和2013年成立後致力於氫燃料電池研發，並在分別在2015年和2016年實現專利數量暴發。從歷年來專利申請趨勢來看著名車企自動車株式會社、現代自動車株式會社和本田技研工業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域持續投入研發。上海汽車集團股份有限公司在氫燃料電池領域的研發起步較晚，在2010年之後，其專利數量也有了明顯的積累，可見上汽在氫能源電動車的研發投入和力度。
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濟發達省市。
4.3.2各國在中國專利申請量比例分析
日本、美國、韓國和德國等發達國家均存在在中國進行專利佈局的情況，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趨勢。國內外關於氫燃料電池車的研究起步相同，均在1999年後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，之後研究熱度有所下降，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，未來氫燃料電池汽車必將取代現有的燃油汽車。
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、科研院所或個人在燃料電池領域的研究更加深入。可以看出，韓國現代、日本本田、日本豐田、日本日產等車企在氫燃料電池領域的研究較深入，投入了較多的力量進行專利佈局，日本企業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域的領先優勢。
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，體現了這些國家在氫燃料電池車領域的研究力度和研發實力。
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代、日本本田、豐田株式會社均在國外進行了專利佈局，從側面體現出氫燃料電池在汽車行業競爭的激烈程度。
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，進而分析其研發趨勢。我們可以看出，2000年後韓國現代在氫燃料電池領域的專利申請數量始終較高，可見韓國現代將氫燃料電池研發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域申請一定數量的相關專利，其中日本本田的專利年申請量在2005年達到峰值，實現了專利暴發。日本日產在2000年後也在氫燃料電池領域投入了研究，但在2008年後卻鮮有相關專利申請，其原因可能是研發戰略發生了轉移。
總結
6.1市場啟示
在氫燃料電池產業中，日本、美國、韓國是氫燃料電池專利的主要產出國，專利的產出情況說明了對應國家技術創新的重視程度。日本、美國的重點企業在氫燃料電池領域中佔有重要地位，基本掌握了該領域的核心技術。日本注重核心技術的研發，並善於通過核心專利和佈置外圍專利在眾多領域中層層壁壘。近年來，中國的氫燃料電池也迅速發展，申請量雖逐年增加，但也受到了國外車企的專利技術衝擊，因此中國的氫燃料電池研發企業在發展國內市場的同時，面臨著巨大的壓力和知識產權的風險。
6.2專利佈局啟示
通過分析可知，近幾年來氫燃料電池技術領域的相關申請發展迅速，申請量逐年增加，申請人在該領域的佈局也逐漸加強，在氫燃料電池行業發展迅猛的多為日本、美國、韓國的汽車廠商，這些廠商的專利不僅數量多而且技術含量也很高，氫燃料電池的核心技術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製造領域、儲存氫領域，我國的專利涉及的核心領域並不多，導致在專利技術方面沒有主導權。因此，面對重重困難和壓力，我國要提升氫燃料電池領域競爭力，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，從偏重數量激勵轉變為以“質”為核心，構建良性運轉的創新制度體系，作為企業應充分利用高校和科研單位的技術優勢加強對核心專利的深入研究，並圍繞核心專利不斷進行應用性的開發研究，申請眾多的外圍專利，再利用外圍專利進一步覆蓋技術領域，構築外圍專利網，形成攻防體系，在激勵競爭中贏得主動權。
6.3技術創新啟示
建議國內氫燃料電池領域的重點企業及高校，形成一個集中的氫燃料電池技術聯盟，對燃料電池技術進行統一、集中調研。首先，在調研過程中瞭解和學習氫燃料電池目前的專利技術，去其糟粕取其精華，對其進行深加工，形成自主規避方案和自主知識產權；其次，在氫燃料電池技術空白區域進行統一掃蕩，形成外圍防禦型專利，剋制競爭對手的外圍技術延伸；再次，集中國內企業和高校相關領域的高科技人才，針對氫燃料電池發展的重點領域及所面臨的技術難題進行高強度的封閉式研發，打破被動局面，搶先佔據氫燃料電池某些發展方向上的專利制高點。
素材來源：國海智峰知識產權 NE時代
注：本文信息僅供分享交流
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