2022年5月17日，世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)發(fā)布《運(yùn)輸領(lǐng)域氫燃料電池專利態(tài)勢(shì)報(bào)告》(Patent Landscape Report - Hydrogen fuel cells in transportation)，提供了對(duì)該領(lǐng)域?qū)＠顒?dòng)的早期觀察，結(jié)合新聞、企業(yè)財(cái)務(wù)報(bào)告等補(bǔ)充信息，以獲得對(duì)未來(lái)氫燃料電池領(lǐng)域更深入的了解。
報(bào)告顯示，2016年以來(lái)，與運(yùn)輸相關(guān)的氫燃料電池技術(shù)的創(chuàng)新蓬勃發(fā)展，中國(guó)、日本和德國(guó)是該技術(shù)專利申請(qǐng)的主要來(lái)源國(guó)。
第三次專利申請(qǐng)浪潮勢(shì)頭強(qiáng)勁
2016年以來(lái)，無(wú)論是在燃料電池方面，還是在運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用，專利申請(qǐng)量都出現(xiàn)了強(qiáng)勁增長(zhǎng)。運(yùn)輸領(lǐng)域燃料電池共檢索獲得52,433項(xiàng)專利申請(qǐng)，占燃料電池相關(guān)專利申請(qǐng)的四分之一。2016至2020年間，氫燃料電池行業(yè)的專利申請(qǐng)?jiān)黾恿私姆种?23.4%)。2020年，中國(guó)創(chuàng)新者申請(qǐng)量最高(7,261件)，占總量的69%，其次是日本(1,186件，11.3%)、德國(guó)(646件，6.2%)、韓國(guó)(583件，5.6%)和美國(guó)(403件，3.8%)。
專利申請(qǐng)活動(dòng)集中在五大司法管轄區(qū)，也是最大的發(fā)明人所在地
運(yùn)輸領(lǐng)域燃料電池相關(guān)專利申請(qǐng)分布在88個(gè)司法管轄區(qū)，96%的專利家族至少包括了一項(xiàng)來(lái)自日本、美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)的專利申請(qǐng)。62%的專利家族僅在一個(gè)司法管轄區(qū)申請(qǐng)專利保護(hù)，日本和中國(guó)各占一個(gè)司法管轄區(qū)申請(qǐng)專利的五分之一。相比之下，電動(dòng)車領(lǐng)域單一國(guó)家申請(qǐng)占總量的比例更大(69%)。雖然專利申請(qǐng)的發(fā)明人來(lái)自85個(gè)司法管轄區(qū)，但大多數(shù)申請(qǐng)活動(dòng)集中在中國(guó)、日本、美國(guó)、韓國(guó)和德國(guó)，占該領(lǐng)域所有專利的89%，這些地區(qū)同時(shí)也是發(fā)明人的五大來(lái)源地。
大公司對(duì)專利布局做出了重大貢獻(xiàn)
運(yùn)輸領(lǐng)域燃料電池的Top 30申請(qǐng)人(21,152項(xiàng)專利家族)占專利申請(qǐng)總量(52,433項(xiàng))的40%。其中豐田、現(xiàn)代、大眾、通用、戴姆勒、博世、本田和日產(chǎn)幾乎活躍在每個(gè)子領(lǐng)域，涵蓋終端產(chǎn)品和核心部件的制造。
由于高額金融投資，專利領(lǐng)域正在出現(xiàn)新的參與者
新的進(jìn)入者可能會(huì)對(duì)未來(lái)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)變化。其中一些是來(lái)自中國(guó)或規(guī)模較小的公司。但是，專利申請(qǐng)和活躍的專利組合主要由大型汽車公司主導(dǎo)。公路以外的其他運(yùn)輸應(yīng)用領(lǐng)域的頂尖企業(yè)在航空、造船和特種車輛領(lǐng)域較為活躍，而汽車和電池供應(yīng)商也在最主要的申請(qǐng)人之一。
人們對(duì)包括燃料電池回收等自動(dòng)化生產(chǎn)的興趣日益增長(zhǎng)
除了直接運(yùn)輸專利申請(qǐng)份額較高外，自動(dòng)化生產(chǎn)專利出現(xiàn)增長(zhǎng)，這表明了高度成熟技術(shù)的總體現(xiàn)狀，目前中國(guó)申請(qǐng)人對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)特別關(guān)注。與此同時(shí)，回收利用專利申請(qǐng)數(shù)量雖然較少，但也呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，技術(shù)上的成熟度較高。
研究界在克服技術(shù)挑戰(zhàn)的專利申請(qǐng)中發(fā)揮重要作用
Top 30專利申請(qǐng)人中只有中國(guó)科學(xué)院一所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)上榜。在過(guò)去幾年中，大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)數(shù)量有所增加。中國(guó)大學(xué)在這一領(lǐng)域非?；钴S，美國(guó)、韓國(guó)、日本和歐洲的大學(xué)也有相關(guān)專利活動(dòng)。除了專利活動(dòng)外，一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)還表現(xiàn)出相當(dāng)高的合作活動(dòng)水平。
燃料電池技術(shù)成熟度高，聚合物電解質(zhì)膜燃料專利申請(qǐng)量領(lǐng)先
目前燃料電池技術(shù)具有很高的成熟度，包括聚合物電解質(zhì)(或質(zhì)子交換)膜燃料電池(PEMFCs)等不同類型燃料電池專利數(shù)量較為集中、處于領(lǐng)先地位，具有較好的前景。
中國(guó)是當(dāng)前運(yùn)輸領(lǐng)域氫燃料電池專利申請(qǐng)的第一來(lái)源國(guó)
過(guò)去兩到三年里，中國(guó)專利申請(qǐng)表現(xiàn)強(qiáng)勁，但就整體活躍投資組合實(shí)力而言，很少有中國(guó)公司躋身頂級(jí)行列。申請(qǐng)專利的頂尖企業(yè)主要來(lái)自日本、韓國(guó)、德國(guó)和美國(guó)。
公路運(yùn)輸相關(guān)專利申請(qǐng)是目前最大的技術(shù)類別
燃料電池和氫氣在運(yùn)輸運(yùn)輸中的主要應(yīng)用是公路車輛。相比之下，與航運(yùn)、航空、鐵路和特種車輛(即汽車、叉車、機(jī)場(chǎng)拖船、拖拉機(jī)和挖泥船等)相關(guān)專利申請(qǐng)僅占運(yùn)輸領(lǐng)域燃料電池的一小部分。
越來(lái)越多地關(guān)注電池供電相關(guān)的電動(dòng)汽車領(lǐng)域
氫燃料電池汽車技術(shù)的活躍度很高，企業(yè)為該領(lǐng)域脫碳投入了大量資金，專注于電池供電的電動(dòng)汽車滲透市場(chǎng);重型汽車和公共汽車是氫燃料電池的潛在市場(chǎng)，例如通過(guò)使用氫燃料電池來(lái)延長(zhǎng)車輛的航程。
氫燃料電池有望成為航空業(yè)實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的可行解決方案
預(yù)計(jì)氫能將在未來(lái)二十年內(nèi)幫助航空業(yè)實(shí)現(xiàn)零碳中發(fā)揮關(guān)鍵作用的能源載體。據(jù)悉，空中客車公司將氫燃料電池視為目前最有前途的技術(shù)之一，也是航空燃料電池領(lǐng)域主要的飛機(jī)制造商，自2019年以來(lái)，其專利申請(qǐng)活動(dòng)不斷增加。
供應(yīng)鏈和物流脫碳的政策、企業(yè)承諾正在推動(dòng)航運(yùn)專利申請(qǐng)活動(dòng)
由于企業(yè)對(duì)其供應(yīng)鏈和物流鏈中的CO2排放負(fù)有責(zé)任，承諾在2040年前實(shí)現(xiàn)零碳航運(yùn)，以推動(dòng)污染嚴(yán)重的航運(yùn)業(yè)更快地實(shí)現(xiàn)脫碳。由于世界上大約90%的貿(mào)易是通過(guò)海運(yùn)進(jìn)行的，航運(yùn)運(yùn)輸占全球總排放量的3%。航運(yùn)業(yè)應(yīng)用燃料電池的專利領(lǐng)域在規(guī)模上與航空業(yè)的專利領(lǐng)域相當(dāng)，而且增長(zhǎng)同樣緩慢?？紤]到船舶的平均使用壽命較長(zhǎng)，以及最近引入液態(tài)天然氣(LNG)技術(shù)為船舶提供燃料，預(yù)計(jì)該領(lǐng)域的增長(zhǎng)將繼續(xù)受到限制，這與特種車輛的燃料電池等不同。值得注意的是，大宇等航運(yùn)公司在特種車輛的燃料電池領(lǐng)域積極申請(qǐng)專利，特別是在港口環(huán)境中的應(yīng)用。
氫燃料電池作為柴油混合動(dòng)力的替代，用于實(shí)現(xiàn)鐵路脫碳
與電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)列車相比，氫能列車具有優(yōu)勢(shì)，特別是可以比電動(dòng)列車更快加油、行駛更遠(yuǎn)。因此，德國(guó)、日本和英國(guó)已經(jīng)開始部署將氫能列車視為其國(guó)家鐵路網(wǎng)絡(luò)脫碳計(jì)劃的核心。2018年，德國(guó)鐵路與西門子移動(dòng)合作推出了第一輛氫能列車(由Alstrom公司生產(chǎn))，東日本鐵路公司計(jì)劃于2022年3月開始在日本測(cè)試氫能列車。
氫燃料電池技術(shù)的推廣取決于系統(tǒng)性驅(qū)動(dòng)因素，如基礎(chǔ)設(shè)施、可再生能源的可用性和電池技術(shù)的進(jìn)步
雖然氫氣可以從任何能源中生產(chǎn)，但在低碳時(shí)代，需要的是“綠色”氫氣作為運(yùn)輸燃料。因此，可再生能源的可用性預(yù)計(jì)將在氫氣生產(chǎn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在滿足整個(gè)價(jià)值鏈的需求方面存在若干挑戰(zhàn)。此外，運(yùn)輸和儲(chǔ)氫的基礎(chǔ)設(shè)施，以及汽車、飛機(jī)或船舶的燃料，需要在未來(lái)幾年內(nèi)擴(kuò)大和加強(qiáng)，以確保氫燃料電池的運(yùn)輸應(yīng)用擴(kuò)散到市場(chǎng)。
替代電氣化技術(shù)的進(jìn)步，例如未來(lái)的固態(tài)電池，可以使駕駛里程增加一倍，并縮小這些技術(shù)與氫燃料電池之間的差距，氫燃料電池的優(yōu)勢(shì)是通過(guò)更高的容量實(shí)現(xiàn)高能量密度。對(duì)比燃料電池領(lǐng)域和固態(tài)電池領(lǐng)域的專利活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)燃料電池的專利數(shù)量量要大得多，固態(tài)電池的專利增長(zhǎng)正在加快，這表明，雖然從技術(shù)上燃料電池的成熟度很高，但為公路運(yùn)輸電氣化提供動(dòng)力的下一代電池已經(jīng)顯現(xiàn)。
