石墨烯燃料電池專利態勢分析

柴國生

摘要：石墨烯燃料電池技術的發展與產業化將為傳統電池和新能源汽車產業帶來新的變革。通過專利狀況統計分析，石墨烯燃料電池相關技術研發大多處在實驗室階段，距產業化還有較大差距。中國專利申請量處于全球領先地位，擁有一定的科研實力和技術創新能力。中國應加強成果轉化、增加PCT專利申請，提升專利質量，搶占國際市場先機，增強該領域的國際競爭力。

關鍵詞：石墨烯；燃料電池；專利；專利分析

中圖分類號：TM911 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）12-0060-03

PatentAnalysis of Graphene Fuel Cells

CHAI Guosheng

（China University of Political Science and Law， Beijing 100088）

Abstract： The industrialization of graphene fuel cell technology will bring new changes to the traditional battery industry and the new energy vehicle industry. Acording to patent analysis， most of the graphene fuel cell technologyhas been remainedin the research and development stage. The number of Chinese patent applications is in the leading position in the world， and it has a certain degree of scientific research strength and technological innovation ability. China should strengthen the transformation of patents achievements， increase the number of patent applications for PCT， improve the quality of patents， take the lead in the international market， and enhance its international competitiveness.

Key words： graphene； fuel cells； patents； patent analysis

石墨烯因其優異的電子運輸等特性，已經成為世界重要的戰略性新興材料，在諸多領域得到廣泛應用。石墨烯燃料電池因其充電快、容量大、壽命長等諸多優點，其規模化生產的實現，不僅為遭遇技術瓶頸的傳統電池產業帶來變革，也必將破解制約電動汽車廣泛使用的續航能力不足的最大障礙，促進汽車產業的根本革新。在世界大多數國家致力于研發并掌握核心技術、搶占發展制高點的當下，基于IncoPat科技創新情報平臺對全球103個國家的專利數據中H01M8等相關分類號中的專利文獻進行檢索并統計，分析國內外石墨烯燃料電池相關技術專利申請狀況與技術發展趨勢，為我國相關技術研發與專利布局提供借鑒和參考，具有較強的研究價值和現實意義。

1 石墨烯燃料電池國內外專利申請趨勢

對石墨烯燃料電池專利專利文獻進行檢索分析，從申請趨勢看（圖1），自2004年英國科學家Geim（海姆）和Novoselov（諾沃肖洛夫）首次成功獲取石墨烯后，2006年日本、美國等國已開始有相關專利申請。我國專利申請趨勢基本與國際趨勢基本一致，專利申請量2012年開始較快增長，2015年達到高峰，之后有所減緩。從不同國家專利公開數量看（圖2），我國專利公開數量大于其他國家的總和，居于國際領先地位，已經成為石墨烯燃料電池專利申請大國，反映出我國石墨烯燃料電池研發的重視與創新的活躍。

2 石墨烯燃料電池專利全球主要申請人分布

對石墨烯燃料電池專利全球主要申請人進行統計分析（圖3）可知，申請人中高校占絕大多數，其次是企業，個人申請者極少。全球申請量前10的申請人，國外僅有1家英國公司Intelligent Energy Limited（智能能源有限公司）。其中，哈爾濱工業大學和華南理工大學專利申請量最多，哈爾濱工業大學專利側重于醇類燃料電池膜電極和催化劑及其制備等相關技術，華南理工大學則側重于生物燃料電池電極、材料及其制備與應用等相關技術。

中國的專利申請人（圖4），高校申請量最多，其次為企業和科研院所。高校專利申請人占比大，一定程度上表明石墨烯燃料電池相關技術研究大多數還處在實驗室研制階段，距產業化還有較大距離[1]。

3 石墨烯燃料電池專利主要技術構成

對石墨烯燃料電池專利文獻按照IPC分類號（小組）進行統計分析（圖5），可以看出，專利申請涉及最多的3個分類號為H01M4/90（催化材料的選擇）、H01M4/88（制造方法）、H01M4/92（鉑族金屬），表明作為燃料電池最為重要技術的催化劑及其制備分，為專利申請量最集中重要技術點；其次是制備方法，即催化劑、電極、材料、組件等的制備方法，以及與鉑、鈀、銅等金屬相關的合金、復合催化劑或材料等及其制備。燃料電池的電極也是當前研究的技術熱點，分類號H01M4/86（用催化劑活化的惰性電極）、H01M4/96（碳基電極）對應的專利申請數量也較多。其次，納米技術（B82Y30/00）相關的研究與應用涉及的專利申請也較為集中，說明納米技術用于合成石墨烯燃料電池電極材料等相關技術，也是研究的熱點之一。具體的燃料電池類別，生物化學燃料電池（H01M8/16）和固體電解質的燃料電池（H01M8/10）相關技術專利申請也較為集中。

4 石墨烯燃料電池中國專利狀況分析

對國內外石墨烯燃料電池專利狀況進行對比分析，較好反映出我國當前專利申請的基本狀況與存在的一些不足。一是PCT專利申請少。與我國專利申請數量超過其他國家專利申請量總和狀況相比，在當前國際不多的PCT專利申請中，我國申請量僅占16.66%（如圖6），表明國內研發者國外專利布局重視不夠。相較而言，美國納米系統公司2006年即在我國申請1件專利（CN101563801B），此件專利也是我國最早的石墨烯燃料電池專利，足見美國公司對中國市場的重視，以及專利布局的國際戰略與方向。二是專利質量亟待提升。對比國內外專利權利要求數量，國內專利權利要求項大多數在10項以下，20項以上的占比不足5%，其中最多的為北京大學申請的公開號為CN105312087B的專利，權利要求為42項。相較美國，專利權利要求數量基本在10項以上，其中最多的1件專利（US20070212538A1）達136項。較少的權利要求數量不利于專利成果的有效保護。三是失效專利較多。石墨烯燃料電池當前失效專利中，除美國、西班牙等國家少數幾件外，絕大多數為我國申請人。其中，2009年浙江大學申請的我國該領域最早的3件專利，專利號分別為CN101740785B、CN101740786B和CN101733094B。CN101745384A被引證次數達21次，反映出該專利較強的基礎性和較高的創新價值，但至今3件專利均已失效。

5 小結

綜上，從國內外專利申請人主要為高校和科研院所的狀況看，石墨烯燃料電池相關技術研究大多仍處在實驗室階段，距離產業化還有較大差距。我國石墨烯燃料電池專利申請量處于全球領先地位，反映出相關技術創新活動的活躍，以及一定的科研實力和技術創新能力。深化我國石墨烯燃料電池技術研究創新，增強產學研結合，把有市場應用價值和前景的科研成果盡快轉化，推向市場，是加強技術創新和保護的關鍵。在加強創新保持專利申請優勢的同時，應持續提升專利質量，加強PCT專利申請，優化專利戰略布局，搶占有利市場競爭位置和國際發展先機與制高點，增強我國在的石墨烯燃料電池領域的國際競爭力。

參考文獻：

[1] 智研咨詢集團.2017—2022年中國石墨烯市場專項調研及投資方向研究報告[EB/OL].（2017-6-1）[2018-4-5].http：//www.chyxx.com/research/201706/529748.html.