基于中國專利的氫燃料電池發(fā)展趨勢分析

方 瑜

(中共桐城市委黨校，安徽桐城 231400)

基于中國專利的氫燃料電池發(fā)展趨勢分析

方 瑜

(中共桐城市委黨校，安徽桐城 231400)

隨著日益緊張的能源供給，氫燃料電池的發(fā)展越來越受到各國的關(guān)注。本文通過對我國氫燃料電池技術(shù)進行專利檢索，具體分析該領(lǐng)域在我國當前發(fā)展的現(xiàn)狀，并結(jié)合統(tǒng)計分析結(jié)果，對我國氫燃料電池專利技術(shù)的發(fā)展提出建議，以期我國廣大科研院所及相關(guān)企業(yè)能夠在該領(lǐng)域取得突破，并為今后的科技研發(fā)及知識產(chǎn)權(quán)布局提供參考。

氫燃料電池；專利分析；知識產(chǎn)權(quán)

在眾多的新能源燃料電池中，氫燃料電池發(fā)展時間不長，但憑借無污染、無噪音、高效率、低成本、易儲存的優(yōu)勢，被各國爭相研發(fā)，被廣泛應(yīng)運于交通領(lǐng)域，并正積極延伸于發(fā)電儲能裝置等其他工業(yè)領(lǐng)域。對于正處在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的中國而言，氫燃料電池是一個戰(zhàn)略性的新興能源產(chǎn)業(yè)，我國企業(yè)及相關(guān)科研院所應(yīng)搶抓機遇，加緊研發(fā)。

1 數(shù)據(jù)分析

本文用于分析的數(shù)據(jù)來自于專利信息服務(wù)平臺。該數(shù)據(jù)庫憑借更新快、可靠性高、專業(yè)性強、來源廣等優(yōu)點，成為專利分析的首選工具。由于數(shù)據(jù)庫不斷更新，本次用于分析的數(shù)據(jù)截至2017年4月1日。

1.1 氫燃料電池總體發(fā)展趨勢分析

通過專利搜索平臺數(shù)據(jù)庫的檢索得到圖1。在圖1中我們可以發(fā)現(xiàn)，我國氫燃料電池的專利申請最早始于1997年。當時由于技術(shù)及認識上的原因，氫燃料電池的專利申請工作一直處于不溫不火的狀態(tài)。從1997年到2001年，氫燃料電池的專利申請量每年始終不超過200件。從2002年后，能源發(fā)展問題日益被各國關(guān)注，作為清潔能源的氫燃料電池步入高速發(fā)展時期，專利申請量逐年上升，到2006年達到第一個峰值。2010年后，由于市場上比亞迪等新能源汽車問題頻出，加上國內(nèi)新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)緩慢，人們一度開始懷疑新能源汽車能否真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這導(dǎo)致氫燃料電池的專利申請量出現(xiàn)下滑趨勢。雖然專利申請量出現(xiàn)下滑，但是整個氫燃料電池行業(yè)依然保持穩(wěn)中趨快的發(fā)展態(tài)勢，可以說新能源企業(yè)并未放棄這一領(lǐng)域。“十三五”規(guī)劃后，我國確定將以氫燃料電池為代表的新能源汽車產(chǎn)業(yè)列入國家重點扶持產(chǎn)業(yè)。隨著資金投入的加大、科研實力的提升，氫燃料電池處于高速發(fā)展之中。

1.2 主要技術(shù)分析

根據(jù)國際專利分析慣例，主要技術(shù)領(lǐng)域分析采用世界通行的IPC分類法，即通過國際專利分類表對某一專利領(lǐng)域內(nèi)的所有發(fā)明專利或?qū)嵱眯滦蛯＠M行分類檢索，得出關(guān)鍵的專利情報分析數(shù)據(jù)，使企業(yè)能夠了解該項技術(shù)在當前行業(yè)發(fā)展的競爭態(tài)勢和企業(yè)布局情況，從而幫助研發(fā)企業(yè)規(guī)避風險[1]。因此，本文對氫燃料電池的主要技術(shù)分析采用IPC分類法，希望給我國相關(guān)企業(yè)帶來啟迪。

圖1 1997-2007年氫燃料電池專利申請量

根據(jù)從專利搜索平臺的專利數(shù)據(jù)庫中獲取的數(shù)據(jù)，本次數(shù)據(jù)選取排名前10的IPC小組，這10個小組的專利總數(shù)為10470件(表1)。從表1可以看出，氫燃料電池專利技術(shù)主要集中在三個領(lǐng)域，分別為H01(基本電氣元件)、C01(無機化學(xué))以及B01(一般的物理式或化學(xué)的方法或裝置)。同時在專利申請中，有5個領(lǐng)域的專利申請份額所占比例趨于穩(wěn)定，它們分別是C08(有機高分子化合物及其制備)、B60(一般車輛)、H02(發(fā)電，變電或配電)、G01(測量；測試)和C25(電解或電泳工藝及其所用設(shè)備)。由此，我們可以看出，新能源企業(yè)及科研院所把氫燃料電池的制造及其工藝視為最重要的發(fā)展領(lǐng)域。

表1 氫燃料電池技術(shù)構(gòu)成分析

1.3 申請人分析

申請人分析是指通過對某一領(lǐng)域中主要技術(shù)發(fā)明人的技術(shù)申請情況進行檢索，得出主要競爭對手以及目前專利分布的態(tài)勢。

1.3.1 申請人構(gòu)成分析

通過氫燃料電池申請人構(gòu)成分析(表2)可以得到，氫燃料電池專利申請量前10位的申請人分別為：豐田自動車株式會社、松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社、上海神力科技有限公司、三星SDI株式會社、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司、現(xiàn)代自動車株式會社、通用汽車環(huán)球科技運作公司、新能源動力股份有限公司、上海合既得動氫機器有限公司。目前，這10家企業(yè)總共申請了2142件專利，占氫燃料電池專利總數(shù)(8744件)的24.50%，其中6家?guī)в型赓Y性質(zhì)的新能源企業(yè)申請了1392件專利，國內(nèi)科研院所及企業(yè)共申請了750件專利，這表明在氫燃料電池領(lǐng)域中國外新能源企業(yè)正在逐步布局，搶占我國專利市場，也表明企業(yè)正成為氫燃料電池行業(yè)真正的創(chuàng)新主體。

表2 氫燃料電池申請人構(gòu)成分析

1.3.2 申請人技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ρ?/p>

申請人技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ρ瓤梢苑从吵銎髽I(yè)在某領(lǐng)域長期的關(guān)注點和技術(shù)儲備，同時也可反映出一個企業(yè)在某項領(lǐng)域的核心競爭力。表3反映了我國目前在氫燃料電池領(lǐng)域排名前5的企業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ρ惹闆r。由表3可以看出，目前大部分企業(yè)比較關(guān)心氫燃料電池的生產(chǎn)技藝與儲備，因此技術(shù)的儲備主要集中于六個方面，分別是H01(基本電氣元件)、C01(氫；含氫混合氣；從含氫混合氣中分離氫；氫的凈化)、B01(一般的物理或化學(xué)的方法或裝置)、C08(有機高分子化合物；其制備或化學(xué)加工；以其為基料的組合物)、G01(測量；測試)和C25(電解或電泳工藝；其所用設(shè)備)。另外，隨著市場競爭加劇，各企業(yè)積極尋求差異化競爭，試圖掌握更大的核心競爭力，因此在氫燃料電池車輛設(shè)計B60(一般車輛)、發(fā)動機設(shè)計H02(發(fā)電、變電或配電)、車輛合金制造C22(有色金屬合金的制造)和新能源電池儲備裝置F17(氣體或液體的貯存或分配)上積極布局，試圖尋求新的技術(shù)突破點。

表3 氫燃料電池申請人技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ρ确治?/p>

1.3.3 申請人合作分析

申請人技術(shù)合作是指企業(yè)為了技術(shù)的成熟或相關(guān)利益，就某項技術(shù)進行聯(lián)合攻關(guān)或相互合作，以此達到共贏目的的一種合作方式。從專利檢索分析(表4)可以看出，目前在氫燃料電池領(lǐng)域，市場上企業(yè)之間的相互合作并不多見，產(chǎn)學(xué)研合作也很少。在專利申請排名前5的企業(yè)中，目前只有三星SDI株式會社和中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所進行了相關(guān)合作，但是這種產(chǎn)學(xué)研的合作大多集中在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，而且合作量很少，到目前為止只有4件。之所以會出現(xiàn)此種現(xiàn)象，原因在于：(1)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟尚未形成。高校主要以培養(yǎng)基礎(chǔ)性的科研人才為主，在氫燃料電池領(lǐng)域所做的科研比較偏向于基礎(chǔ)性的研究，而企業(yè)則傾向于技術(shù)市場化，因此在技術(shù)合作點上交叉不多。(2)市場化相對緩慢。從申請人合作也可看出，目前氫燃料電池專利的市場化應(yīng)用程度不高，這導(dǎo)致目前大多數(shù)企業(yè)還處在專利研發(fā)或?qū)＠季稚希舜碎g的交叉許可以及聯(lián)合研發(fā)甚少。

表4 氫燃料電池申請人合作分析

1.4 聚類分析

聚類分析是指將多個相互關(guān)聯(lián)的抽象的或物理的集合聚合成為契合度較高的一種類比分析。聚類分析對于企業(yè)來說尤為重要，企業(yè)通過相關(guān)聯(lián)的技術(shù)，把某些技術(shù)發(fā)展延伸，然后歸類到關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)，并通過紅藍點技術(shù)分析，得出哪些技術(shù)尚處于空白、哪些技術(shù)趨于飽和，從而規(guī)避對手和研發(fā)風險。通過圖2可以看出，目前市場上氫燃料電池主要在五個方面存在聚類：(1)新能源，動力裝置；(2)發(fā)電機，太陽能，電動汽車；(3)催化劑，制備方法，燃料電池；(4)電池組，燃料電池模塊，減壓閥；(5)傳感器，反應(yīng)器，冷凝器。在本領(lǐng)域有兩處熱點技術(shù)可以進行專利布局，分別是：(1)氫的儲存和吸放氫動力學(xué)性能，因此，研發(fā)出能夠吸收氫動力學(xué)性能并且能夠兼顧儲存大容量氫氣的儲能裝置，在未來相當長的一段時間內(nèi)，將會成為各路資本爭相競逐的投資熱點。(2)能夠高效、便捷、快速、安全充裝氫氣的制氫系統(tǒng)及完善、易安裝的充氫樁。

圖2 氫燃料電池的聚類分析

2 氫燃料電池在我國發(fā)展存在的問題

2.1 創(chuàng)新資源豐富，但優(yōu)勢未能充分發(fā)揮

隨著“十五”期間國家“863”重大科技項目的問世，新能源汽車在我國的發(fā)展邁上快軌道。經(jīng)過十五年的發(fā)展，我國在新能源汽車尤其是燃料電池領(lǐng)域積聚了豐富的創(chuàng)新資源，和歐美發(fā)達國家的差距不斷縮小，甚至在某些關(guān)鍵環(huán)節(jié)還處在全球領(lǐng)先水平。根據(jù)最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在燃料電池核心專利上，我國相關(guān)科研單位所申請的專利數(shù)量之和遠大于以技術(shù)著稱的歐美、日本等發(fā)達國家。在氫燃料電池應(yīng)用方面，我國僅寶鋼公司每年工業(yè)副產(chǎn)氫的產(chǎn)量就可供10萬輛燃料電池汽車使用。如此種種跡象表明，在氫燃料電池領(lǐng)域，我們擁有眾多的優(yōu)勢，但發(fā)展仍然十分滯后。通過上面的分析我們可以看到，在氫燃料電池方面，我國的專利擁有量偏少。在我國專利市場上，氫燃料相關(guān)方面的知識產(chǎn)權(quán)已被發(fā)達國家積極搶注和布局。

2.2 核心技術(shù)缺乏，缺少話語主動權(quán)

目前全球能源匱乏，新能源的發(fā)展勢在必行。我國政府開始加大對以氫燃料電池為代表的新能源產(chǎn)業(yè)的扶持力度，以氫燃料電池為代表的新能源汽車的專利申請量呈井噴趨勢，但是這些專利主要集中在外觀設(shè)計、實用新型等方面，我國并沒有掌握真正的核心技術(shù)。當前，我國氫燃料電池專利市場基本上被外企或外資企業(yè)掌控。2012年由美國政府牽頭，通用、福特等汽車廠商聯(lián)合石油公司共同起草制定氫燃料電池的技術(shù)標準，歐盟各國也不甘落后，英、荷、法等六國共謀以專利池技術(shù)來應(yīng)對未來新能源產(chǎn)業(yè)的格局。我國缺乏核心技術(shù)，在與國外發(fā)達國家在這一產(chǎn)業(yè)競爭時必然會失去話語權(quán)。

3 我國氫燃料電池發(fā)展的建議

3.1 建立以知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略聯(lián)盟為中心的協(xié)同運行機制

知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略聯(lián)盟是由行業(yè)間的多個高度相關(guān)聯(lián)的企業(yè)為了推動企業(yè)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)間融合發(fā)展，以知識產(chǎn)權(quán)為中軸，以專利交叉許可為紐帶，在平等、自愿的基礎(chǔ)上，組建起的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體。如今科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，一種新的產(chǎn)品的問世往往涉及到多個領(lǐng)域，單一企業(yè)的研發(fā)實力是有限的，從而給企業(yè)造成損失。縱觀全球，全產(chǎn)業(yè)鏈的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略聯(lián)盟是推動企業(yè)間融合發(fā)展，加速創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的有效路徑。知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略聯(lián)盟可以通過聯(lián)盟間專利的相互許可，將個體間的單獨作戰(zhàn)變?yōu)閳F體應(yīng)戰(zhàn)，運用集體智慧化解市場風險。具體到新能源汽車行業(yè)，特別是氫燃料電池領(lǐng)域，為共同應(yīng)對外來風險，各企業(yè)之間應(yīng)改變過去僵化的、靠單一專利闖天下的固有思維，主動適應(yīng)開放共享經(jīng)濟的發(fā)展形勢，各自拿出相關(guān)專利組建氫燃料電池知識產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟，運用專利池的大規(guī)模、集約式特點應(yīng)對新時期各種不確定的挑戰(zhàn)。氫燃料電池知識產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟的主要任務(wù)包括維持氫燃料電池領(lǐng)域的良性競爭，共同應(yīng)對外界的危脅。同時，該聯(lián)盟還可以幫助企業(yè)建立知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略規(guī)劃或管理制度，引導(dǎo)同一產(chǎn)業(yè)鏈或供應(yīng)鏈上的企業(yè)密切聯(lián)系，開展知識產(chǎn)權(quán)專利聯(lián)動保護，并與有關(guān)政府部門協(xié)同推進氫燃料電池產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略的實施等。

3.2 加大科研投入，形成自主知識產(chǎn)權(quán)

創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)生動力，自主知識產(chǎn)權(quán)則是企業(yè)提高市場競爭力、助推產(chǎn)品差異化發(fā)展、形成核心競爭力的關(guān)鍵因素。眾所周知，一項新技術(shù)、新產(chǎn)品的面世，往往需要耗費巨資加以研制，具體到氫燃料電池這個新能源汽車的關(guān)鍵零部件上，其必須突破儲能性、便捷性、安全性三大層次，而要想在這三個層次上有所建樹，就必須運用大量資金突破原始性創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和消化吸收之后的再創(chuàng)新的發(fā)展障礙。“十二五”規(guī)劃后，我國已明確把新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為重點扶持的產(chǎn)業(yè)，政府財政資金對R&D投入的支持力度不斷加大，這使我國氫燃料電池的原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的科研投入有足夠的資金保證。有資料顯示，日本平均花費1美元引進某項技術(shù)后，會再投入7美元去消化吸收，然后在此基礎(chǔ)上通過逆向思維完成技術(shù)創(chuàng)新，形成屬于自己的核心專利。而我國大多的氫燃料電池企業(yè)大多在引進技術(shù)時舍得花錢，但是在消化吸收技術(shù)上卻不肯投入，因為其認為這樣的投入似乎“遠水不解近渴”，使其不能快速搶占市場。長此以往，其勢必會走進引進——落后——再引進的循環(huán)怪圈中。因此，企業(yè)要想擁有市場話語權(quán)，除了引進國外先進技術(shù)，還必須加大科研投入，在此基礎(chǔ)上通過自主創(chuàng)新形成自主知識產(chǎn)權(quán)。

3.3 產(chǎn)學(xué)研密切配合，協(xié)同創(chuàng)新

氫燃料電池技術(shù)的運作模式應(yīng)是產(chǎn)學(xué)研之間密切配合、充分合作。推動氫燃料電池發(fā)展的組織機制創(chuàng)新，核心是以市場為導(dǎo)向，協(xié)調(diào)解決產(chǎn)學(xué)研三方主體參與的動力問題。當前，政府應(yīng)充分發(fā)揮其管理職能，以政策優(yōu)勢大力加強產(chǎn)學(xué)研之間的合作，推動氫燃料電池企業(yè)與高等院校、科研院所聯(lián)合建立技術(shù)開發(fā)機構(gòu)，或讓研究機構(gòu)進入企業(yè)與企業(yè)結(jié)盟共同發(fā)展；未來應(yīng)以龍頭企業(yè)為研發(fā)的主導(dǎo)力量，以大公關(guān)項目與產(chǎn)業(yè)化項目為引導(dǎo)，聯(lián)合各方力量群力群策，有效匯聚和配置知識產(chǎn)權(quán)資源和創(chuàng)新要素，整合技術(shù)創(chuàng)新鏈。

[1]李淑芝,曾心茁,劉可迅,等.綠色環(huán)保電池的心臟——磷酸鐵鋰電池專利世界申請狀況及分析[C].2011年中華全國專利代理人協(xié)會年會暨第二屆知識產(chǎn)權(quán)論壇論文集,2011:785-801.

[2]孫晶晶,李紅梅,李然,等.豐田氫能源燃料電池及氫燃料罐中國專利態(tài)勢分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2015(4):8-10.

[3]慎金花,張寧.基于專利分析的中國燃料電池汽車技術(shù)競爭態(tài)勢研究[J].情報雜志,2014(7):27-32.

AnalysisoftheDevelopmentTrendofChinesePatent-basedHydrogenFuelCell

FANG Yu

(The Party School of Municipal Party Committee of Tongcheng，Tongcheng Anhui 231400，China)

With the increasing shortage of energy supply, hydrogen fuel cell, as a clean energy, has attracted more and more attention from various countries. Through search and analysis on Chinese-based hydrogen fuel cell market, we analyzed current development situation in the field in China, and put forward suggestions on the development of Chinese patent technology of hydrogen fuel cell in combination with the results of statistical analysis, hoping that scientific research institutes and related enterprises in our country achieve a breakthrough in this field, and aiming to provide reference for future research and development of science and technology as well as the layout of intellectual property.

hydrogen fuel cell; patent analysis; intellectual property

TM911.4

A

2095-7602(2017)10-0062-06

2017-05-22

方 瑜(1988- )，男，助教，碩士，從事知識產(chǎn)權(quán)、經(jīng)濟理論與政策研究。