2022年5月17日，世界知識產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)發(fā)布《運輸領(lǐng)域氫燃料電池專利態(tài)勢報告》(Patent Landscape Report - Hydrogen fuel cells in transportation)，提供了對該領(lǐng)域?qū)＠顒拥脑缙谟^察，結(jié)合新聞、企業(yè)財務報告等補充信息，以獲得對未來氫燃料電池領(lǐng)域更深入的了解。

報告顯示，2016年以來，與運輸相關(guān)的氫燃料電池技術(shù)的創(chuàng)新蓬勃發(fā)展，中國、日本和德國是該技術(shù)專利申請的主要來源國。

第三次專利申請浪潮勢頭強勁

2016年以來，無論是在燃料電池方面，還是在運輸領(lǐng)域的應用，專利申請量都出現(xiàn)了強勁增長。運輸領(lǐng)域燃料電池共檢索獲得52,433項專利申請，占燃料電池相關(guān)專利申請的四分之一。2016至2020年間，氫燃料電池行業(yè)的專利申請增加了近四分之一(23.4%)。2020年，中國創(chuàng)新者申請量最高(7,261件)，占總量的69%，其次是日本(1,186件，11.3%)、德國(646件，6.2%)、韓國(583件，5.6%)和美國(403件，3.8%)。

專利申請活動集中在五大司法管轄區(qū)，也是最大的發(fā)明人所在地

運輸領(lǐng)域燃料電池相關(guān)專利申請分布在88個司法管轄區(qū)，96%的專利家族至少包括了一項來自日本、美國、中國、韓國、德國的專利申請。62%的專利家族僅在一個司法管轄區(qū)申請專利保護，日本和中國各占一個司法管轄區(qū)申請專利的五分之一。相比之下，電動車領(lǐng)域單一國家申請占總量的比例更大(69%)。雖然專利申請的發(fā)明人來自85個司法管轄區(qū)，但大多數(shù)申請活動集中在中國、日本、美國、韓國和德國，占該領(lǐng)域所有專利的89%，這些地區(qū)同時也是發(fā)明人的五大來源地。

大公司對專利布局做出了重大貢獻

運輸領(lǐng)域燃料電池的Top 30申請人(21,152項專利家族)占專利申請總量(52,433項)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

新的進入者可能會對未來行業(yè)競爭帶來變化。其中一些是來自中國或規(guī)模較小的公司。但是，專利申請和活躍的專利組合主要由大型汽車公司主導。公路以外的其他運輸應用領(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，而汽車和電池供應商也在最主要的申請人之一。

人們對包括燃料電池回收等自動化生產(chǎn)的興趣日益增長

除了直接運輸專利申請份額較高外，自動化生產(chǎn)專利出現(xiàn)增長，這表明了高度成熟技術(shù)的總體現(xiàn)狀，目前中國申請人對大規(guī)模生產(chǎn)特別關(guān)注。與此同時，回收利用專利申請數(shù)量雖然較少，但也呈現(xiàn)增長趨勢，技術(shù)上的成熟度較高。

研究界在克服技術(shù)挑戰(zhàn)的專利申請中發(fā)揮重要作用

Top 30專利申請人中只有中國科學院一所大學和研究機構(gòu)上榜。在過去幾年中，大學和研究機構(gòu)的專利申請數(shù)量有所增加。中國大學在這一領(lǐng)域非常活躍，美國、韓國、日本和歐洲的大學也有相關(guān)專利活動。除了專利活動外，一些大學和研究機構(gòu)還表現(xiàn)出相當高的合作活動水平。

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。

中國是當前運輸領(lǐng)域氫燃料電池專利申請的第一來源國

過去兩到三年里，中國專利申請表現(xiàn)強勁，但就整體活躍投資組合實力而言，很少有中國公司躋身頂級行列。申請專利的頂尖企業(yè)主要來自日本、韓國、德國和美國。

公路運輸相關(guān)專利申請是目前最大的技術(shù)類別

燃料電池和氫氣在運輸運輸中的主要應用是公路車輛。相比之下，與航運、航空、鐵路和特種車輛(即汽車、叉車、機場拖船、拖拉機和挖泥船等)相關(guān)專利申請僅占運輸領(lǐng)域燃料電池的一小部分。

越來越多地關(guān)注電池供電相關(guān)的電動汽車領(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汽車滲透市場;重型汽車和公共汽車是氫燃料電池的潛在市場，例如通過使用氫燃料電池來延長車輛的航程。

氫燃料電池有望成為航空業(yè)實現(xiàn)氣候目標的可行解決方案

預計氫能將在未來二十年內(nèi)幫助航空業(yè)實現(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)域主要的飛機制造商，自2019年以來，其專利申請活動不斷增加。

供應鏈和物流脫碳的政策、企業(yè)承諾正在推動航運專利申請活動

由于企業(yè)對其供應鏈和物流鏈中的CO2排放負有責任，承諾在2040年前實現(xiàn)零碳航運，以推動污染嚴重的航運業(yè)更快地實現(xiàn)脫碳。由于世界上大約90%的貿(mào)易是通過海運進行的，航運運輸占全球總排放量的3%。航運業(yè)應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，而且增長同樣緩慢。考慮到船舶的平均使用壽命較長，以及最近引入液態(tài)天然氣(LNG)技術(shù)為船舶提供燃料，預計該領(lǐng)域的增長將繼續(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，大宇等航運公司在特種車輛的燃料電池領(lǐng)域積極申請專利，特別是在港口環(huán)境中的應用。

氫燃料電池作為柴油混合動力的替代，用于實現(xiàn)鐵路脫碳

與電池驅(qū)動的電動列車相比，氫能列車具有優(yōu)勢，特別是可以比電動列車更快加油、行駛更遠。因此，德國、日本和英國已經(jīng)開始部署將氫能列車視為其國家鐵路網(wǎng)絡(luò)脫碳計劃的核心。2018年，德國鐵路與西門子移動合作推出了第一輛氫能列車(由Alstrom公司生產(chǎn))，東日本鐵路公司計劃于2022年3月開始在日本測試氫能列車。

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)的進步

雖然氫氣可以從任何能源中生產(chǎn)，但在低碳時代，需要的是“綠色”氫氣作為運輸燃料。因此，可再生能源的可用性預計將在氫氣生產(chǎn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在滿足整個價值鏈的需求方面存在若干挑戰(zhàn)。此外，運輸和儲氫的基礎(chǔ)設(shè)施，以及汽車、飛機或船舶的燃料，需要在未來幾年內(nèi)擴大和加強，以確保氫燃料電池的運輸應用擴散到市場。

替代電氣化技術(shù)的進步，例如未來的固態(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)勢是通過更高的容量實現(xiàn)高能量密度。對比燃料電池領(lǐng)域和固態(tài)電池領(lǐng)域的專利活動，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，但為公路運輸電氣化提供動力的下一代電池已經(jīng)顯現(xiàn)。