基于中国专利的氢燃料电池发展趋势分析

方 瑜

(中共桐城市委党校，安徽桐城 231400)

基于中国专利的氢燃料电池发展趋势分析

方 瑜

(中共桐城市委党校，安徽桐城 231400)

随着日益紧张的能源供给，氢燃料电池的发展越来越受到各国的关注。本文通过对我国氢燃料电池技术进行专利检索，具体分析该领域在我国当前发展的现状，并结合统计分析结果，对我国氢燃料电池专利技术的发展提出建议，以期我国广大科研院所及相关企业能够在该领域取得突破，并为今后的科技研发及知识产权布局提供参考。

氢燃料电池；专利分析；知识产权

在众多的新能源燃料电池中，氢燃料电池发展时间不长，但凭借无污染、无噪音、高效率、低成本、易储存的优势，被各国争相研发，被广泛应运于交通领域，并正积极延伸于发电储能装置等其他工业领域。对于正处在供给侧结构性改革的中国而言，氢燃料电池是一个战略性的新兴能源产业，我国企业及相关科研院所应抢抓机遇，加紧研发。

1 数据分析

本文用于分析的数据来自于专利信息服务平台。该数据库凭借更新快、可靠性高、专业性强、来源广等优点，成为专利分析的首选工具。由于数据库不断更新，本次用于分析的数据截至2017年4月1日。

1.1 氢燃料电池总体发展趋势分析

通过专利搜索平台数据库的检索得到图1。在图1中我们可以发现，我国氢燃料电池的专利申请最早始于1997年。当时由于技术及认识上的原因，氢燃料电池的专利申请工作一直处于不温不火的状态。从1997年到2001年，氢燃料电池的专利申请量每年始终不超过200件。从2002年后，能源发展问题日益被各国关注，作为清洁能源的氢燃料电池步入高速发展时期，专利申请量逐年上升，到2006年达到第一个峰值。2010年后，由于市场上比亚迪等新能源汽车问题频出，加上国内新能源基础设施建设缓慢，人们一度开始怀疑新能源汽车能否真正实现产业化，这导致氢燃料电池的专利申请量出现下滑趋势。虽然专利申请量出现下滑，但是整个氢燃料电池行业依然保持稳中趋快的发展态势，可以说新能源企业并未放弃这一领域。“十三五”规划后，我国确定将以氢燃料电池为代表的新能源汽车产业列入国家重点扶持产业。随着资金投入的加大、科研实力的提升，氢燃料电池处于高速发展之中。

1.2 主要技术分析

根据国际专利分析惯例，主要技术领域分析采用世界通行的IPC分类法，即通过国际专利分类表对某一专利领域内的所有发明专利或实用新型专利进行分类检索，得出关键的专利情报分析数据，使企业能够了解该项技术在当前行业发展的竞争态势和企业布局情况，从而帮助研发企业规避风险[1]。因此，本文对氢燃料电池的主要技术分析采用IPC分类法，希望给我国相关企业带来启迪。

图1 1997-2007年氢燃料电池专利申请量

根据从专利搜索平台的专利数据库中获取的数据，本次数据选取排名前10的IPC小组，这10个小组的专利总数为10470件(表1)。从表1可以看出，氢燃料电池专利技术主要集中在三个领域，分别为H01(基本电气元件)、C01(无机化学)以及B01(一般的物理式或化学的方法或装置)。同时在专利申请中，有5个领域的专利申请份额所占比例趋于稳定，它们分别是C08(有机高分子化合物及其制备)、B60(一般车辆)、H02(发电，变电或配电)、G01(测量；测试)和C25(电解或电泳工艺及其所用设备)。由此，我们可以看出，新能源企业及科研院所把氢燃料电池的制造及其工艺视为最重要的发展领域。

表1 氢燃料电池技术构成分析

1.3 申请人分析

申请人分析是指通过对某一领域中主要技术发明人的技术申请情况进行检索，得出主要竞争对手以及目前专利分布的态势。

1.3.1 申请人构成分析

通过氢燃料电池申请人构成分析(表2)可以得到，氢燃料电池专利申请量前10位的申请人分别为：丰田自动车株式会社、松下电器产业株式会社、上海神力科技有限公司、三星SDI株式会社、中国科学院大连化学物理研究所、通用汽车环球科技运作有限责任公司、现代自动车株式会社、通用汽车环球科技运作公司、新能源动力股份有限公司、上海合既得动氢机器有限公司。目前，这10家企业总共申请了2142件专利，占氢燃料电池专利总数(8744件)的24.50%，其中6家带有外资性质的新能源企业申请了1392件专利，国内科研院所及企业共申请了750件专利，这表明在氢燃料电池领域中国外新能源企业正在逐步布局，抢占我国专利市场，也表明企业正成为氢燃料电池行业真正的创新主体。

表2 氢燃料电池申请人构成分析

1.3.2 申请人技术领域对比

申请人技术领域对比可以反映出企业在某领域长期的关注点和技术储备，同时也可反映出一个企业在某项领域的核心竞争力。表3反映了我国目前在氢燃料电池领域排名前5的企业的技术领域对比情况。由表3可以看出，目前大部分企业比较关心氢燃料电池的生产技艺与储备，因此技术的储备主要集中于六个方面，分别是H01(基本电气元件)、C01(氢；含氢混合气；从含氢混合气中分离氢；氢的净化)、B01(一般的物理或化学的方法或装置)、C08(有机高分子化合物；其制备或化学加工；以其为基料的组合物)、G01(测量；测试)和C25(电解或电泳工艺；其所用设备)。另外，随着市场竞争加剧，各企业积极寻求差异化竞争，试图掌握更大的核心竞争力，因此在氢燃料电池车辆设计B60(一般车辆)、发动机设计H02(发电、变电或配电)、车辆合金制造C22(有色金属合金的制造)和新能源电池储备装置F17(气体或液体的贮存或分配)上积极布局，试图寻求新的技术突破点。

表3 氢燃料电池申请人技术领域对比分析

1.3.3 申请人合作分析

申请人技术合作是指企业为了技术的成熟或相关利益，就某项技术进行联合攻关或相互合作，以此达到共赢目的的一种合作方式。从专利检索分析(表4)可以看出，目前在氢燃料电池领域，市场上企业之间的相互合作并不多见，产学研合作也很少。在专利申请排名前5的企业中，目前只有三星SDI株式会社和中国科学院大连化学物理研究所进行了相关合作，但是这种产学研的合作大多集中在基础研究领域，而且合作量很少，到目前为止只有4件。之所以会出现此种现象，原因在于：(1)产学研联盟尚未形成。高校主要以培养基础性的科研人才为主，在氢燃料电池领域所做的科研比较偏向于基础性的研究，而企业则倾向于技术市场化，因此在技术合作点上交叉不多。(2)市场化相对缓慢。从申请人合作也可看出，目前氢燃料电池专利的市场化应用程度不高，这导致目前大多数企业还处在专利研发或专利布局上，彼此间的交叉许可以及联合研发甚少。

表4 氢燃料电池申请人合作分析

1.4 聚类分析

聚类分析是指将多个相互关联的抽象的或物理的集合聚合成为契合度较高的一种类比分析。聚类分析对于企业来说尤为重要，企业通过相关联的技术，把某些技术发展延伸，然后归类到关联产业，并通过红蓝点技术分析，得出哪些技术尚处于空白、哪些技术趋于饱和，从而规避对手和研发风险。通过图2可以看出，目前市场上氢燃料电池主要在五个方面存在聚类：(1)新能源，动力装置；(2)发电机，太阳能，电动汽车；(3)催化剂，制备方法，燃料电池；(4)电池组，燃料电池模块，减压阀；(5)传感器，反应器，冷凝器。在本领域有两处热点技术可以进行专利布局，分别是：(1)氢的储存和吸放氢动力学性能，因此，研发出能够吸收氢动力学性能并且能够兼顾储存大容量氢气的储能装置，在未来相当长的一段时间内，将会成为各路资本争相竞逐的投资热点。(2)能够高效、便捷、快速、安全充装氢气的制氢系统及完善、易安装的充氢桩。

图2 氢燃料电池的聚类分析

2 氢燃料电池在我国发展存在的问题

2.1 创新资源丰富，但优势未能充分发挥

随着“十五”期间国家“863”重大科技项目的问世，新能源汽车在我国的发展迈上快轨道。经过十五年的发展，我国在新能源汽车尤其是燃料电池领域积聚了丰富的创新资源，和欧美发达国家的差距不断缩小，甚至在某些关键环节还处在全球领先水平。根据最新的数据统计，在燃料电池核心专利上，我国相关科研单位所申请的专利数量之和远大于以技术著称的欧美、日本等发达国家。在氢燃料电池应用方面，我国仅宝钢公司每年工业副产氢的产量就可供10万辆燃料电池汽车使用。如此种种迹象表明，在氢燃料电池领域，我们拥有众多的优势，但发展仍然十分滞后。通过上面的分析我们可以看到，在氢燃料电池方面，我国的专利拥有量偏少。在我国专利市场上，氢燃料相关方面的知识产权已被发达国家积极抢注和布局。

2.2 核心技术缺乏，缺少话语主动权

目前全球能源匮乏，新能源的发展势在必行。我国政府开始加大对以氢燃料电池为代表的新能源产业的扶持力度，以氢燃料电池为代表的新能源汽车的专利申请量呈井喷趋势，但是这些专利主要集中在外观设计、实用新型等方面，我国并没有掌握真正的核心技术。当前，我国氢燃料电池专利市场基本上被外企或外资企业掌控。2012年由美国政府牵头，通用、福特等汽车厂商联合石油公司共同起草制定氢燃料电池的技术标准，欧盟各国也不甘落后，英、荷、法等六国共谋以专利池技术来应对未来新能源产业的格局。我国缺乏核心技术，在与国外发达国家在这一产业竞争时必然会失去话语权。

3 我国氢燃料电池发展的建议

3.1 建立以知识产权战略联盟为中心的协同运行机制

知识产权战略联盟是由行业间的多个高度相关联的企业为了推动企业创新、产业间融合发展，以知识产权为中轴，以专利交叉许可为纽带，在平等、自愿的基础上，组建起的产业联合体。如今科学技术快速发展，一种新的产品的问世往往涉及到多个领域，单一企业的研发实力是有限的，从而给企业造成损失。纵观全球，全产业链的知识产权战略联盟是推动企业间融合发展，加速创新驱动发展的有效路径。知识产权战略联盟可以通过联盟间专利的相互许可，将个体间的单独作战变为团体应战，运用集体智慧化解市场风险。具体到新能源汽车行业，特别是氢燃料电池领域，为共同应对外来风险，各企业之间应改变过去僵化的、靠单一专利闯天下的固有思维，主动适应开放共享经济的发展形势，各自拿出相关专利组建氢燃料电池知识产权联盟，运用专利池的大规模、集约式特点应对新时期各种不确定的挑战。氢燃料电池知识产权联盟的主要任务包括维持氢燃料电池领域的良性竞争，共同应对外界的危胁。同时，该联盟还可以帮助企业建立知识产权战略规划或管理制度，引导同一产业链或供应链上的企业密切联系，开展知识产权专利联动保护，并与有关政府部门协同推进氢燃料电池产业知识产权战略的实施等。

3.2 加大科研投入，形成自主知识产权

创新驱动发展是产业转型升级的内生动力，自主知识产权则是企业提高市场竞争力、助推产品差异化发展、形成核心竞争力的关键因素。众所周知，一项新技术、新产品的面世，往往需要耗费巨资加以研制，具体到氢燃料电池这个新能源汽车的关键零部件上，其必须突破储能性、便捷性、安全性三大层次，而要想在这三个层次上有所建树，就必须运用大量资金突破原始性创新、集成创新和消化吸收之后的再创新的发展障碍。“十二五”规划后，我国已明确把新能源产业的发展作为重点扶持的产业，政府财政资金对R&D投入的支持力度不断加大，这使我国氢燃料电池的原始创新和集成创新的科研投入有足够的资金保证。有资料显示，日本平均花费1美元引进某项技术后，会再投入7美元去消化吸收，然后在此基础上通过逆向思维完成技术创新，形成属于自己的核心专利。而我国大多的氢燃料电池企业大多在引进技术时舍得花钱，但是在消化吸收技术上却不肯投入，因为其认为这样的投入似乎“远水不解近渴”，使其不能快速抢占市场。长此以往，其势必会走进引进——落后——再引进的循环怪圈中。因此，企业要想拥有市场话语权，除了引进国外先进技术，还必须加大科研投入，在此基础上通过自主创新形成自主知识产权。

3.3 产学研密切配合，协同创新

氢燃料电池技术的运作模式应是产学研之间密切配合、充分合作。推动氢燃料电池发展的组织机制创新，核心是以市场为导向，协调解决产学研三方主体参与的动力问题。当前，政府应充分发挥其管理职能，以政策优势大力加强产学研之间的合作，推动氢燃料电池企业与高等院校、科研院所联合建立技术开发机构，或让研究机构进入企业与企业结盟共同发展；未来应以龙头企业为研发的主导力量，以大公关项目与产业化项目为引导，联合各方力量群力群策，有效汇聚和配置知识产权资源和创新要素，整合技术创新链。

[1]李淑芝,曾心茁,刘可迅,等.绿色环保电池的心脏——磷酸铁锂电池专利世界申请状况及分析[C].2011年中华全国专利代理人协会年会暨第二届知识产权论坛论文集,2011:785-801.

[2]孙晶晶,李红梅,李然,等.丰田氢能源燃料电池及氢燃料罐中国专利态势分析[J].企业技术开发,2015(4):8-10.

[3]慎金花,张宁.基于专利分析的中国燃料电池汽车技术竞争态势研究[J].情报杂志,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，硕士，从事知识产权、经济理论与政策研究。