以下文章來(lái)源于深圳市氫能與燃料電(diàn)池協會(huì) ，作(zuò)者SHFCA

深圳市氫能與燃料電(diàn)池協會(huì).

深圳市氫能與燃料電(diàn)池協會(huì)，是深圳市第一個(gè)關注氫能與燃料電(diàn)池領域的專業社會(huì)團體(tǐ)。

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7期 産業結構調整篇

新能源燃料電(diàn)池産業是深圳市的優勢産業之一，本系列推送結合深圳市産業發展實際情況和(hé)産業定位，并征詢行(xíng)業專家(jiā)、企業技(jì)術(shù)人(rén)員的意見，聚焦産業重點技(jì)術(shù)領域，确定新能源燃料電(diàn)池産業技(jì)術(shù)分解如下：共包含制(zhì)氫、儲氫、輸氫、加氫、質子交換膜燃料電(diàn)池、固體(tǐ)氧化物型燃料電(diàn)池、直接甲醇燃料電(diàn)池、堿性燃料電(diàn)池、磷酸型燃料電(diàn)池、熔融碳酸鹽燃料電(diàn)池10個(gè)一級技(jì)術(shù)分支，34個(gè)二級技(jì)術(shù)分支，57個(gè)三級技(jì)術(shù)分支。下面，本次推文将圍繞新能源燃料電(diàn)池産業技(jì)術(shù)在主要國家(jiā)的技(jì)術(shù)流向和(hé)制(zhì)氫技(jì)術(shù)、儲氫技(jì)術(shù)、輸氫技(jì)術(shù)、加氫技(jì)術(shù)、質子交換膜燃料電(diàn)池、固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池等主要一級技(jì)術(shù)分支的專利技(jì)術(shù)構成演變2個(gè)方面，向各位讀者呈現現階段新能源燃料電(diàn)池的産業結構調整方向。

PART01 主要國家(jiā)産業技(jì)術(shù)流向分析

如圖1所示，在質子交換膜燃料電(diàn)池領域，日本專利權人(rén)的專利規模最大(dà)，高(gāo)達69439件，比重為(wèi)33.48%，遠超其他國家(jiā)。日本、中國、美國和(hé)韓國這4個(gè)國家(jiā)是本産業最主要的專利布局市場(chǎng)。從4個(gè)國家(jiā)專利權人(rén)在本土布局的情況來(lái)看，中國專利權人(rén)在本土布局的比重最高(gāo)，達到了93.62%；其次是韓國和(hé)日本，最少(shǎo)是美國，僅為(wèi)23.72%，說明(míng)中國專利權人(rén)的專利地域保護主要選擇在中國本土。同時(shí)也說明(míng)中國申請(qǐng)人(rén)在市場(chǎng)及專利布局多(duō)數(shù)局限于國內(nèi)，對外擴張的戰略意圖較弱。從核心市場(chǎng)外的專利布局來(lái)看（其他局），美國在其他局的布局比重最高(gāo)，達到了45.30%。從本土外的布局規模來(lái)看，美國是日本、中國、韓國海外專利申請(qǐng)量最多(duō)的國家(jiā)，其中日本最高(gāo)，達到7933件，充分說明(míng)美國市場(chǎng)受到的較高(gāo)。美國則分别将日本、中國作(zuò)為(wèi)第二、第三的專利布局目标國，反映了美國專利權人(rén)非常關注日本和(hé)中國市場(chǎng)。

圖 1 質子交換膜燃料電(diàn)池專利流向圖（單位：件）

如圖2所示，在固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池領域，日本專利權人(rén)的專利規模最大(dà)，為(wèi)7829件，比重為(wèi)30.99%，遠超其他國家(jiā)。日本、美國、中國、韓國等國家(jiā)的海外專利布局态勢與質子交換膜燃料電(diàn)池基本相似，均将本土作(zuò)為(wèi)第一布局目标國，同時(shí)将美國作(zuò)為(wèi)第二專利布局目标國，美國則将日本作(zuò)為(wèi)第二專利布局目标國。

圖 2 固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池專利流向圖（單位：件）

PART02 專利技(jì)術(shù)構成演變分析

2.1 制(zhì)氫技(jì)術(shù)

如圖3所示，除了化石燃料制(zhì)氫，其他制(zhì)氫工藝總體(tǐ)專利申請(qǐng)呈現上(shàng)升趨勢，其中增長最快的是電(diàn)解水(shuǐ)制(zhì)氫和(hé)光催化制(zhì)氫，工業副産制(zhì)氫、生(shēng)物質制(zhì)氫和(hé)核能制(zhì)氫總體(tǐ)專利年申請(qǐng)規模保持穩定。從比例來(lái)看，化石燃料制(zhì)氫雖然目前仍是産業制(zhì)氫的最大(dà)來(lái)源，工藝最成熟，但(dàn)是專利研究資源投入較小(xiǎo)，總體(tǐ)維持現狀，專利申請(qǐng)比例不斷下降，至今已不足11%，比重下降一半以上(shàng)，相似情況的還(hái)有(yǒu)工業副産制(zhì)氫。相對而言，電(diàn)解水(shuǐ)制(zhì)氫和(hé)光催化制(zhì)氫不斷取代化石燃料制(zhì)氫和(hé)工業副産制(zhì)氫，數(shù)量激增的同時(shí)，比重大(dà)幅上(shàng)升，尤其是光催化制(zhì)氫的比重提升近2倍，近五年電(diàn)解水(shuǐ)和(hé)光催化已經成為(wèi)業內(nèi)研發投入最多(duō)且創新産出最高(gāo)的制(zhì)氫工藝方向。

圖 3 制(zhì)氫技(jì)術(shù)專利構成演變圖

2.2 儲氫技(jì)術(shù)

如圖4可(kě)知，儲氫技(jì)術(shù)總體(tǐ)依然保持着氣态儲氫為(wèi)主、固态儲氫為(wèi)輔的格局，但(dàn)是固态儲氫的專利産出速率近年未見明(míng)顯提升，比重卻大(dà)幅下降，從2003-2007年的36.60%下降至近五年的21.25%，說明(míng)近年本領域處于穩定發展狀态；同時(shí)氣态儲氫仍是當前儲氫主流技(jì)術(shù)，比重穩步擴大(dà)，而液态儲氫技(jì)術(shù)雖然近五年比重依然較低(dī)，僅為(wèi)8.81%，但(dàn)是專利申請(qǐng)規模不斷上(shàng)升，2018-2022年相比2013-2017年的專利申請(qǐng)量增幅超190%，說明(míng)液态儲氫技(jì)術(shù)是近年來(lái)的研發熱門(mén)。

圖 4 儲氫技(jì)術(shù)專利構成演變圖

2.3 輸氫技(jì)術(shù)

如圖5所示，近二十年來(lái)，輸氫技(jì)術(shù)格局總體(tǐ)較為(wèi)穩定，以氣氫輸送為(wèi)主，占據大(dà)半江山(shān)，近五年的比重為(wèi)62.13%，管道(dào)運輸是氣氫輸送最主要的運輸方式，配合現有(yǒu)的天然氣管道(dào)進行(xíng)摻氫運輸是近年來(lái)的研究熱點；剩餘份額基本歸屬于液氫輸送，近五年為(wèi)27.66%，主要是液化氫的運輸，同時(shí)液态儲氫技(jì)術(shù)熱度的上(shàng)升也利好液氫輸送相關研究，液氫輸送整體(tǐ)保持了穩步的增長勢頭。固氫輸送可(kě)采取更加豐富的運輸手段，例如大(dà)型駁船(chuán)、大(dà)型槽車(chē)等，雖然方便靈活，但(dàn)是基于成本等問題目前仍處于實驗室階段，雖熱度漸漲，應用前景總體(tǐ)不及氣氫和(hé)液氫輸送。

圖5 輸氫技(jì)術(shù)專利構成演變圖

2.4 加氫技(jì)術(shù)

如圖6所示，作(zuò)為(wèi)燃料電(diàn)池供應端最後銜接環節的加氫站(zhàn)，加氫相關技(jì)術(shù)受到廣泛關注。其中加氫機是加氫站(zhàn)的必備也是基礎設施，2003-2012年受到了較高(gāo)的關注，平均比重超過65%，随後緩慢回落，近五年的比重為(wèi)55.41%；壓縮機作(zuò)為(wèi)重要的氫氣傳輸設備，其研究熱度始終保持穩定增長态勢，其所占比重從2003-2007年30.13%不斷上(shàng)升至2018-2022年的41.65%；液氫泵是液氫輸送至加氫站(zhàn)才會(huì)用到的設備，整體(tǐ)專利比重較低(dī)，但(dàn)随着液氫輸送熱度的提高(gāo)，近五年液氫泵的專利申請(qǐng)比重比2003-2007年提升近45%。

圖 6 加氫技(jì)術(shù)專利構成演變圖

2.5 質子交換膜燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)

如圖7所示，各技(jì)術(shù)分支均呈現明(míng)顯的增長趨勢，從産業布局來(lái)看，各技(jì)術(shù)分支的專利比重分布可(kě)分為(wèi)以下幾種情況：

（1）第一種是呈上(shàng)升趨勢。燃料電(diàn)池系統集成技(jì)術(shù)、膜電(diàn)極、雙極闆、空(kōng)壓機、氫循環系統呈現出産業專利比重不斷上(shàng)升的态勢，較為(wèi)典型的是燃料電(diàn)池系統集成技(jì)術(shù)，比重由2003-2007年的16.08%增至2018-2022年的22.12%，說明(míng)通(tōng)過燃料電(diàn)池系統集成技(jì)術(shù)改善整個(gè)燃料電(diàn)池的運行(xíng)情況是當前較為(wèi)有(yǒu)效的性能提升手段；

（2）第二種是呈基本保持不變。氣體(tǐ)擴散層、密封層、DC/DC（直流斬波器(qì)）、加濕器(qì)、交通(tōng)工具等近年來(lái)的專利比重保持平穩态勢，較為(wèi)典型的是氣體(tǐ)擴散層，近二十年的專利比重基本保持在1.3-2.1%；

（3）第三種是呈下降趨勢。質子交換膜、電(diàn)堆、便攜式電(diàn)池等技(jì)術(shù)分支的近年在整體(tǐ)産業的專利比重呈現下降趨勢，質子交換膜近年的專利産業比重不斷下滑，從2003-2007年的9.52%下降至2018-2022年的4.44%。

（4）第四種是呈先升後降趨勢。主要有(yǒu)催化劑和(hé)發電(diàn)裝置，專利申請(qǐng)産業比例高(gāo)峰期出現于2008-2017年。

圖 7 質子交換膜燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)專利構成演變圖

2.6 固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)

如圖8所示，關于固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池的電(diàn)解質研究是最熱門(mén)的，約占整體(tǐ)專利量的半壁江山(shān)，近年雖有(yǒu)下滑仍有(yǒu)41.65%的比重；結構設計(jì)基本穩定為(wèi)平闆式、管式等，其中平闆式的專利比重最高(gāo)，但(dàn)近年變化不大(dà)，管式則呈現下降趨勢，瓦楞式、HEXIS結構、套管型的固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池相關專利技(jì)術(shù)基本由其技(jì)術(shù)原創單位持有(yǒu)，專利活躍度較低(dī)；關鍵零部件方面近年受到的關注逐漸增加，包括陰極、連接體(tǐ)、換熱器(qì)等，換熱器(qì)的研究熱度最高(gāo)，2018-2022年的專利比重達到了10.87%；固體(tǐ)氧化物燃料電(diàn)池的應用同樣受到業內(nèi)關注，其中固定式電(diàn)源方向專利比重最高(gāo)，研究較早，近二十年穩定在4-6%，熱電(diàn)聯供系統、便攜式電(diàn)源則比重不斷上(shàng)升，具有(yǒu)較高(gāo)的應用前景。

圖 8 固體(tǐ)氧化物型燃料電(diàn)池技(jì)術(shù)專利構成演變圖

PART03 總結

當前，新能源（燃料電(diàn)池）産業的研發重點電(diàn)池類型為(wèi)質子交換膜燃料電(diàn)池和(hé)固體(tǐ)氧化物型燃料電(diàn)池，在這兩個(gè)領域中，日本專利權人(rén)的專利規模最大(dà)，比重均超過三成，大(dà)幅領先于其他國家(jiā)。在氫能儲運方面，電(diàn)解水(shuǐ)制(zhì)氫、液态儲氫、氣氫輸送成為(wèi)研發熱點，創新産出規模相對較大(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7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。