燃料電池技術(shù)專利發(fā)展態(tài)勢

丁彥辭

燃料電池一直以來在各國能源戰(zhàn)略中占有重要地位，近年來，隨著新能源汽車的快速發(fā)展和普及，氫能燃料電池技術(shù)成為汽車行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。我國在燃料電池技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用方面取得巨大成就，專利創(chuàng)新能力和水平快速提升，在全球技術(shù)創(chuàng)新中扮演越來越重要的角色。

燃料電池（fuel cell）是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、安全環(huán)保、噪聲低、燃料多樣性等特點(diǎn)，世界各國高度關(guān)注燃料電池技術(shù)發(fā)展，紛紛出臺政策大力扶持燃料電池技術(shù)研發(fā)。

早在上世紀(jì)60年代，燃料電池技術(shù)就成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域，這種輕質(zhì)高效動力源成為美國航天技術(shù)首選。我國一直以來高度重視燃料電池技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用研究，自“七五”以來，我國不斷增加燃料電池技術(shù)的研發(fā)投入，在關(guān)鍵材料、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新方面取得一系列突破。隨著國家新能源汽車戰(zhàn)略的實施和推進(jìn)，以氫氣為能源、真正實現(xiàn)零排放的燃料電池汽車，被認(rèn)為是解決當(dāng)今交通能源和環(huán)境問題的最佳方案之一。

燃料電池技術(shù)專利總體情況

燃料電池專利總體成下降趨勢，專利技術(shù)進(jìn)入成熟期。燃料電池按照電解質(zhì)種類可分為質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）、熔融碳酸鹽燃料電池、磷酸燃料電池、堿性燃料電池等類型，其中質(zhì)子交換膜燃料電池已被廣泛應(yīng)用于汽車上。

通過德溫特專利數(shù)據(jù)庫檢索統(tǒng)計，截至2016年國際燃料電池技術(shù)專利累計申請達(dá)115986件。2006年以來，全球燃料電池專利申請量和申請人數(shù)量都呈現(xiàn)下降的態(tài)勢，燃料電池技術(shù)已進(jìn)入成熟期。

研發(fā)熱點(diǎn)向SOFC和AFC技術(shù)領(lǐng)域遷移。選取2009年劃分燃料電池細(xì)分技術(shù)專利數(shù)量，將所有細(xì)分技術(shù)分成2009年前（含）和2009年以后兩個時間段，2009年前（含）專利數(shù)量（藍(lán)色）占專利總量的50.36%，在圖中橫坐標(biāo)的50.36%的位置畫一條基準(zhǔn)線，超過基準(zhǔn)線代表技術(shù)熱點(diǎn)的遷移。圖中可以看出，技術(shù)熱點(diǎn)向SOFC和AFC遷移，AFC作為一種較為早期燃料電池技術(shù)，也重新受到重視。

汽車企業(yè)成為燃料電池技術(shù)創(chuàng)新主體。根據(jù)Innography專利分析平臺提供的分析模型，綜合考慮企業(yè)專利數(shù)量、專利涉及分類數(shù)量、專利涉及地區(qū)數(shù)量、被引次數(shù)、營業(yè)收入、專利侵權(quán)情況等方面，從燃料電池專利技術(shù)價值、經(jīng)濟(jì)價值和專利權(quán)利穩(wěn)定性對企業(yè)綜合競爭力進(jìn)行評價，結(jié)果顯示近10年，日本豐田汽車（Toyota）競爭力遠(yuǎn)超其他機(jī)構(gòu)。此外，日本本田汽車（Honda）、松下電器（Panasomc）、日產(chǎn)汽車（Nissan）、德國戴姆勒股份公司（Daimler AG）、日本東芝（Toshiba）、美國通用汽車（GM）、韓國現(xiàn)代（Hyundai）、三星SDI（SarnsungSDI）等企業(yè)競爭力居前。

德國戴姆勒股份公司和美國通用汽車公司實力很強(qiáng)，有較大后發(fā)潛力，我國中國科學(xué)院是唯一排在競爭力前20的科研機(jī)構(gòu)。

質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)專利進(jìn)展

國際質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。通過對2006年以來國際PEMFC專利年度申請量和公開量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，國際PEMFC專利申請量逐年下降。2006年以后國際PEMFC技術(shù)研發(fā)總體處于下降態(tài)勢。

2007年以后，國際PEMFC專利申請人數(shù)量和專利數(shù)量都基本處于減少的狀態(tài)，國際PEMFC技術(shù)已相對成熟。結(jié)合國際PEMFC專利年度趨勢可以斷定，PEMFC技術(shù)進(jìn)入成熟期或者可以說是技術(shù)瓶頸期，急需突破性技術(shù)出現(xiàn)。

質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)各國家和地區(qū)創(chuàng)新情況分析。2006年以來，日本專利申請總量穩(wěn)居全球，但日本年度專利申請量近年來進(jìn)行下降通道。美國、韓國分別位居第三、第四位，年度專利申請量也基本處于下降態(tài)勢。相比之下，近10年中國專利申請總量持續(xù)增長，2015年專利申請量已超過美國，躍居全球第二位。

2015年，中國政府發(fā)布了《中國制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖，發(fā)展新能源汽車已上升為國家戰(zhàn)略，車用燃料電池技術(shù)發(fā)展方向也逐漸明確，各大汽車廠商繼續(xù)進(jìn)行新一代燃料電池技術(shù)的研發(fā)，目標(biāo)是降低制造成本和提高可靠性與耐久性。中國政府的高度重視，使得我國燃料電池技術(shù)取得巨大成就，在國際專利發(fā)展總體處于下降的同時，我國技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展一枝獨(dú)秀。

我國質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)創(chuàng)新分析。得益于近幾年技術(shù)快速發(fā)展，我國近三年專利申請占2006年以來申請總量的26%，專利數(shù)量國際排名第二。但從單個創(chuàng)新主體來看，國內(nèi)專利擁有量最多的中科院大連化學(xué)物理研究所專利數(shù)量只有89件，與日本排名第一的豐田公司的1382件差別懸殊，說明國內(nèi)還不具有相對核心的研發(fā)團(tuán)隊，技術(shù)集中度相對較低，因此很難在國際上贏得競爭優(yōu)勢。同時我國排名前三的機(jī)構(gòu)有兩家是科研機(jī)構(gòu)，這與日本、美國、韓國等國家以企業(yè)為主導(dǎo)的核心研發(fā)實力有顯著差別。endprint