報告簡介

新能源（燃料電(diàn)池）産業專利導航系列研究報告是基于深圳市标準技(jì)術(shù)研究院、廣州恒咨信息科技有限公司共同開(kāi)展的新能源（燃料電(diàn)池）産業專利導航項目研究成果，圍繞新能源燃料電(diàn)池産業發展概況、深圳市區(qū)域特色開(kāi)展專利導航研究等主題內(nèi)容，系統梳理(lǐ)了制(zhì)約深圳市新能源燃料電(diàn)池産業發展的瓶頸問題和(hé)關鍵技(jì)術(shù)，為(wèi)深圳市新能源燃料電(diàn)池産業發展路徑提供導航建議。深圳市氫能與燃料電(diàn)池協會(huì)作(zuò)為(wèi)新能源（燃料電(diàn)池）産業專利導航項目成果信息的重點應用實施單位，将在本平台進行(xíng)該專題的系列推送，歡迎關注。

第6期 技(jì)術(shù)研發重點及熱點方向篇

PART01 背景

在“碳達峰、碳中和(hé)”的大(dà)背景下，推進綠色低(dī)碳技(jì)術(shù)創新、發展以可(kě)再生(shēng)能源為(wèi)主的現代新能源體(tǐ)系已成為(wèi)國際社會(huì)的共識，加速能源清潔低(dī)碳轉型是大(dà)勢所趨。随着各項新能源産業政策的快速實施，以風能、太陽能、氫能等新能源為(wèi)代表的可(kě)再生(shēng)能源在能源消費結構占比中逐漸增大(dà)，新能源汽車(chē)市場(chǎng)滲透率逐漸上(shàng)升，燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)的突破以及對“零排放”清潔能源的追求使得(de)氫燃料電(diàn)池正成為(wèi)新能源産業的“寵兒”。繼上(shàng)期新能源（燃料電(diàn)池）推送介紹了整體(tǐ)産業鏈專利趨勢變化，這一期針對産業技(jì)術(shù)研發重點及熱點方向，從産業的專利技(jì)術(shù)熱點方向、專利風險情況、創新合作(zuò)對象以及專利運營等方面進行(xíng)分析。

PART02 技(jì)術(shù)重點及熱點分析

2.1 産業專利熱點分析

制(zhì)氫技(jì)術(shù) 如表1中所示，制(zhì)氫領域近二十年的專利研究重點集中于電(diàn)解水(shuǐ)制(zhì)氫和(hé)化石燃料制(zhì)氫，其中電(diàn)解水(shuǐ)制(zhì)氫雖然占據制(zhì)氫領域創新的半壁江山(shān)，但(dàn)由于成本原因其在市場(chǎng)的應用較為(wèi)受限。此外，生(shēng)物質制(zhì)氫、工業副産制(zhì)氫和(hé)化石燃料制(zhì)氫的高(gāo)價值專利比重均超過18%，其中工業副産制(zhì)氫和(hé)化石燃料制(zhì)氫是當前最大(dà)的制(zhì)氫方式，在市場(chǎng)中的應用較為(wèi)廣泛。光催化制(zhì)氫近年受到行(xíng)業關注，超過五分之四的專利申請(qǐng)均為(wèi)近十年申請(qǐng)，但(dàn)現階段應用範圍仍較小(xiǎo)。核能制(zhì)氫由于核能行(xíng)業的特殊性，相關技(jì)術(shù)可(kě)能更多(duō)采用商業秘密來(lái)保護，各類指标均相比其他技(jì)術(shù)分支較低(dī)。

表1 制(zhì)氫技(jì)術(shù)專利申請(qǐng)量與高(gāo)價值專利量情況

（單位：件）

儲氫技(jì)術(shù)  從各技(jì)術(shù)分支的細分領域專利規模來(lái)看，金屬/合金儲氫、儲氫瓶/儲氫罐、碳質材料儲氫、低(dī)溫液态儲氫是本領域的研究熱點。從高(gāo)價值專利比重來(lái)看，高(gāo)壓微管儲氫的比重最高(gāo)，儲氫瓶/儲氫罐最低(dī)，這與儲氫瓶/儲氫罐領域實用新型專利比例偏高(gāo)是相關的，其他技(jì)術(shù)分支多(duō)屬于材料型創新，相對發明(míng)專利比重更高(gāo)。高(gāo)壓微管儲氫是深圳市的特色研究方向，近五年才開(kāi)始申請(qǐng)專利，是中能氫儲（北京）能源工程研究院有(yǒu)限責任公司、深圳中科氫能科技(jì)有(yǒu)限公司等公司的重點研究成果，受到深圳市相關政策支持。液态有(yǒu)機化合物儲氫雖然近二十年專利申請(qǐng)規模較小(xiǎo)，但(dàn)是高(gāo)價值專利比重高(gāo)，是發展前景較好的技(jì)術(shù)分支。

表2 儲氫技(jì)術(shù)專利申請(qǐng)量與高(gāo)價值專利量情況

（單位：件）

輸氫技(jì)術(shù) 從各技(jì)術(shù)分支的細分領域專利規模來(lái)看，管道(dào)運輸無疑是現今輸氫技(jì)術(shù)的最熱門(mén)領域，在氣态輸氫的比重達到了90.39%。同時(shí)，本領域高(gāo)價值專利比重排名與專利申請(qǐng)量呈現出一定的倒挂态勢，專利規模最大(dà)的氣态輸氫的高(gāo)價值專利比重僅為(wèi)7.21%，專利規模較小(xiǎo)的液态輸氫，高(gāo)價值專利比重卻高(gāo)達14.43%，高(gāo)于氣态輸氫一倍以上(shàng)，其中LOHC（有(yǒu)機液态儲氫）載體(tǐ)的比重最高(gāo)，為(wèi)20.83%；液氫槽車(chē)是專利申請(qǐng)量最低(dī)的技(jì)術(shù)分支，高(gāo)價值專利比重卻達到了13.21%；側面反映了該領域雖然發展較早且較為(wèi)成熟，但(dàn)是仍然存在卡脖子環節，現今仍達不到大(dà)規模應用的要求，同時(shí)該領域主要涉及重型裝備，對研發企業的技(jì)術(shù)綜合實力要求較高(gāo)。

表3 輸氫技(jì)術(shù)專利申請(qǐng)量與高(gāo)價值專利量情況

（單位：件）

加氫技(jì)術(shù)  加氫技(jì)術(shù)領域中加氫機的專利規模最大(dà)，且高(gāo)價值專利比重也較高(gāo)，反映了加氫機作(zuò)為(wèi)加氫站(zhàn)的基礎核心設備，其核心技(jì)術(shù)也集中于此；其次是氫氣壓縮機，專利申請(qǐng)量為(wèi)4654件，高(gāo)價值專利比重為(wèi)11.35%；液氫泵僅在儲氫介質為(wèi)液體(tǐ)時(shí)才需用到，其專利規模最小(xiǎo)，為(wèi)291件，在加氫專利總量中的比重為(wèi)8.25%，這可(kě)能與目前液氫儲氫的市場(chǎng)份額較低(dī)是相關的。

表4 加氫技(jì)術(shù)專利申請(qǐng)量與高(gāo)價值專利量情況

（單位：件）

質子交換膜燃料電(diàn)池技(jì)術(shù) 從專利申請(qǐng)量來(lái)看各技(jì)術(shù)分支，燃料電(diàn)池系統集成技(jì)術(shù)、電(diàn)堆、催化劑、質子交換膜、加濕器(qì)是質子交換膜燃料電(diàn)池關鍵技(jì)術(shù)中的熱點技(jì)術(shù)分支，專利申請(qǐng)規模均超過1.2萬件；而以氫能源汽車(chē)為(wèi)代表的交通(tōng)運輸則是質子交換膜燃料電(diàn)池最熱門(mén)的應用領域，遠超過其他應用方向。從高(gāo)價值專利比重來(lái)看，可(kě)以分成三個(gè)層級，第一個(gè)層級是高(gāo)價值專利比重超過30%的技(jì)術(shù)分支，包括密封層、膜電(diàn)極，分别為(wèi)31.02%和(hé)30.32%，說明(míng)該技(jì)術(shù)分支的整體(tǐ)創新産出質量較高(gāo)；第二層級是20%-30%的技(jì)術(shù)分支，包括固定式發電(diàn)、燃料電(diàn)池系統集成技(jì)術(shù)、質子交換膜、交通(tōng)運輸、電(diàn)堆、催化劑、氣體(tǐ)擴散層、DC/DC（直流斬波器(qì)）、加濕器(qì)、便攜式電(diàn)池等；第三層級是10%-20%的技(jì)術(shù)分支，包括空(kōng)壓機、雙極闆和(hé)氫循環系統等，其中氫循環系統最低(dī)，僅為(wèi)14.60%。

表5 質子交換膜燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)專利申請(qǐng)量

與高(gāo)價值專利量情況（單位：件）

固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)  固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池的研究熱點主要集中于關鍵零部件，尤其是電(diàn)解質相關技(jì)術(shù)又是關鍵零部件的重中之重，專利申請(qǐng)量為(wèi)9615件，占關鍵零部件專利比重近60%。其次是結構設計(jì)的平闆式固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池和(hé)管式固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池，專利申請(qǐng)量均在1500件左右，這與該兩種設計(jì)是當前固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池普遍使用的結構是相關的；接着是關鍵零部件的換熱器(qì)和(hé)陽極，相關專利申請(qǐng)較為(wèi)可(kě)觀；在應用領域中，固定式電(diàn)源和(hé)熱電(diàn)聯供系統是被業內(nèi)普遍看好的應用場(chǎng)景，專利申請(qǐng)量均超過1000件。從高(gāo)價值專利比重來(lái)看，結構設計(jì)技(jì)術(shù)分支的高(gāo)價值專利比重最高(gāo)，下級技(jì)術(shù)分支比重均超過20%，其中HEXIS結構的高(gāo)價值專利比重高(gāo)達46.67%，是本領域高(gāo)價值專利比重最高(gāo)的三級技(jì)術(shù)分支；其次是平闆式、換熱器(qì)、連接體(tǐ)、電(diàn)解質、密封層等，均高(gāo)于25%；應用領域中高(gāo)價值專利比重最高(gāo)的是固定式電(diàn)源，達到了24.22%，在各技(jì)術(shù)分支中位于中遊層次，說明(míng)應用領域高(gāo)價值專利比重整體(tǐ)低(dī)于結構設計(jì)和(hé)應用領域。

表6 固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)專利申請(qǐng)量與高(gāo)價值專利量情況

（單位：件）

2.2 專利風險分析

如表7中所示，本領域當前專利風險類型主要為(wèi)專利無效，集中于制(zhì)氫、儲氫領域，質子交換膜燃料電(diàn)池領域主要為(wèi)質子交換膜、催化劑、交通(tōng)運輸等，固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池則主要為(wèi)電(diàn)解質；涉訴及涉海關備案的專利相對較少(shǎo)，這與新能源燃料電(diàn)池當前仍未實現大(dà)規模應用的市場(chǎng)态勢是相關的，新能源燃料電(diàn)池尚未能動搖傳統能源的地位，因此專利訴訟的收益較低(dī)，再加上(shàng)本領域專利巨頭豐田2015年宣布開(kāi)放燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)專利的使用權（共涉及專利5680件，具體(tǐ)包括1970件涉及燃料電(diàn)池堆技(jì)術(shù)，290件涉及高(gāo)壓氫罐技(jì)術(shù)，3350件燃油系統軟件技(jì)術(shù)專利以及70件氫氣生(shēng)成和(hé)供應技(jì)術(shù)），進一步減弱了發生(shēng)專利糾紛的可(kě)能性。整體(tǐ)來(lái)看，擁有(yǒu)專利最多(duō)的日本企業多(duō)數(shù)現階段仍需要培育市場(chǎng)，鼓勵更多(duō)企業參與燃料電(diàn)池的研發、生(shēng)産及運營，采用較緩和(hé)的專利推廣策略，在專利使用上(shàng)持有(yǒu)開(kāi)放的态度，避免主動挑起專利糾紛；綜上(shàng)所述，當前新能源燃料電(diàn)池整體(tǐ)在專利方面較為(wèi)太平，專利風險相對較低(dī)。

表7  各技(jì)術(shù)領域專利風險類型彙總表

（單位：件）

2.3 創新合作(zuò)分析

從專利申請(qǐng)人(rén)合作(zuò)角度看，新能源燃料電(diàn)池領域的創新合作(zuò)類型主要為(wèi)企業與企業的合作(zuò)，遠遠超過其他合作(zuò)類型，其次是企業與大(dà)專院校(xiào)、企業與科研院所，這兩組數(shù)據代表企業開(kāi)展産學研活動的專利産出情況，總體(tǐ)規模不足企業開(kāi)展專利合作(zuò)的10%。從産業各技(jì)術(shù)領域的專利合作(zuò)情況看，新能源燃料電(diàn)池領域各分支的專利合作(zuò)申請(qǐng)量與專利規模呈現正相關性。

圖8 新能源燃料電(diàn)池産業的聯合創新合作(zuò)情況及其在各分支專利合作(zuò)情況分布

（單位：件）

2.4 專利運營分析

表9中可(kě)知，質子交換膜燃料電(diàn)池和(hé)制(zhì)氫技(jì)術(shù)是新能源燃料電(diàn)池産業專利運營規模最大(dà)的兩個(gè)技(jì)術(shù)分支。具體(tǐ)來(lái)看，質子交換膜燃料電(diàn)池領域的發生(shēng)轉讓的專利量最多(duō)，其次是制(zhì)氫技(jì)術(shù)；在專利許可(kě)方面，質子交換膜燃料電(diàn)池和(hé)制(zhì)氫技(jì)術(shù)專利許可(kě)的規模基本相當；在專利質押融資方面，制(zhì)氫技(jì)術(shù)反超質子交換膜燃料電(diàn)池。

表9 新能源燃料電(diàn)池産業各技(jì)術(shù)分支的

專利運營情況1（單位：件）

如表中所示，各一級技(jì)術(shù)分支的專利運營均以轉讓為(wèi)主，比重基本集中于5%-10%，其中直接甲醇燃料電(diàn)池的專利運營比重均大(dà)于10%，是專利運營比重最高(gāo)的技(jì)術(shù)領域，接着是磷酸型燃料電(diàn)池，專利運營比重為(wèi)9.82%。值得(de)關注的是，制(zhì)氫、輸氫和(hé)直接甲醇燃料電(diàn)池的專利質押比重較高(gāo)，均超過1%。

表10 新能源燃料電(diàn)池産業各技(jì)術(shù)分支的

專利運營情況2（單位：件）

PART03 總結

01 質子交換膜燃料電(diàn)池與制(zhì)氫的專利産出最高(gāo)，

産業堵點在于較高(gāo)的中上(shàng)遊成本

質子交換膜燃料電(diàn)池和(hé)制(zhì)氫是新能源燃料電(diàn)池産業的重中之重，在北上(shàng)廣深等主要城市中質子交換膜燃料電(diàn)池和(hé)制(zhì)氫的創新規模均穩居前排位置。在氫能供應鏈這方面：

①雖然電(diàn)解水(shuǐ)制(zhì)氫和(hé)光催化制(zhì)氫等低(dī)碳制(zhì)氫方式為(wèi)當前創新熱點，但(dàn)由于成本原因，其在市場(chǎng)上(shàng)的應用仍是受限；

②氣态儲運是近年技(jì)術(shù)研發熱點，也是儲氫及輸氫的主流方式。

02 本産業專利環境較為(wèi)寬松，專利風險相對較低(dī)

當前專利風險類型主要為(wèi)專利無效，集中于制(zhì)氫、儲氫領域，質子交換膜燃料電(diàn)池領域。涉訴、涉海關備案的專利相對較少(shǎo)。

03 從專利申請(qǐng)人(rén)角度看，

創新合作(zuò)以企業為(wèi)主，産學研創新産出比重偏低(dī)

從産業各技(jì)術(shù)領域的專利合作(zuò)情況看，新能源燃料電(diàn)池領域各分支的專利合作(zuò)申請(qǐng)量與專利規模呈現正相關性。

04 新能源燃料電(diàn)池産業的主要專利運營模式以專利轉讓為(wèi)主

其中質子交換膜燃料電(diàn)池和(hé)制(zhì)氫技(jì)術(shù)專利運營規模最大(dà)。

新能源（燃料電(diàn)池）産業專利導航項目簡介

深圳氫能産業已初步形成較為(wèi)完善的産業鏈，從上(shàng)遊的氫氣制(zhì)備、儲運、加注、加氫站(zhàn)基礎設施建設和(hé)運營，到中遊燃料電(diàn)池核心材料、電(diàn)堆、系統及關鍵零部，以及下遊終端交通(tōng)、儲能、發電(diàn)、船(chuán)舶、無人(rén)機等新型應用，都有(yǒu)全國行(xíng)業領先的企業在布局開(kāi)拓，并形成了以深圳為(wèi)研發、技(jì)術(shù)突破高(gāo)地，輻射廣東省乃至全國市場(chǎng)的發展格局。

在此背景下，深圳市标準技(jì)術(shù)研究院聯合廣州恒咨信息科技有限公司開(kāi)展了新能源（燃料電(diàn)池）産業專利導航項目，圍繞深圳市新能源燃料電(diàn)池産業發展概況及區(qū)域特色開(kāi)展專利導航研究，以專利信息資源利用和(hé)專利分析為(wèi)基礎，從産業專利布局、産業競争格局、産業結構調整方向、技(jì)術(shù)研發重點及熱點方向等，把握産業鏈中關鍵領域的核心專利分布，以全球視(shì)野明(míng)晰産業競争格局，梳理(lǐ)制(zhì)約深圳市新能源燃料電(diàn)池産業發展的瓶頸問題和(hé)關鍵技(jì)術(shù)，進而緊扣産業創新發展需求，提出深圳市新能源燃料電(diàn)池産業發展路徑導航建議，指導市場(chǎng)主體(tǐ)根據分析結果調整市場(chǎng)布局、産品經營策略，實現圍繞關鍵核心技(jì)術(shù)攻關的有(yǒu)效專利布局。

以上(shàng)為(wèi)新能源（燃料電(diàn)池）專利導航系列第6期全部內(nèi)容，此專題系列将陸續發布，歡迎關注。如對文章內(nèi)容有(yǒu)疑問或建議，歡迎與協會(huì)秘書(shū)處聯系。

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