2010燃料電池行業專利分析

在文獻調研的基礎上，本文開展的燃料電池專利總體狀況分析，有助於對燃料電池產業的重要技術、熱點技術、發展趨勢、區域情況、專利權人情況宏觀把握。我們使用德溫特專利和國家知識產權局中國專利數據庫，結合關鍵詞、IPC分類
、德溫特手工代碼的方法進行專利數據采集（數據采集日為2011年1月31日），共得到德溫特專利83506件（專利族）、中國專利9541件。

通過分析相關專利數量可以得出一個基本趨勢
，就是 產業技術經曆高速發展，短期出現回落
，但未來前景樂觀。 至2011年1月底
，國際上燃料電池相關專利數量達到83506個專利族，每一個專利族包括了同一項專利在不同國家申請的所有專利，數量龐大，映證了燃料電池技術是國際上研發的熱門技術。

圖1 專利年度分布（國內外）

圖1揭示的是燃料電池領域的國際和國內專利的年度分布情況。我們采集的數據為已經公開的專利數據（數據采集截至2011年1月）
，考慮到專利一般從申請到公開需要長達18月甚至3年的時間

，因此專利年度申請數量在2009年開始出現失真
，為此我們專利分析年份截至到2008年（藍色和綠色線）。2009-2010年專利分布情況可以參考年度專利公開數量（紅色和紫色線）。圖中藍色曲線為全球專利申請年度分布圖，由此可知燃料電池從二十世紀60年代初開始進入初期的發展，到了80年代出現了一輪升勢
，隨即進入長達十多年的停滯。到了二十世紀末，迎來一輪高速發展
，直至2008年開始出現小幅回落，這與燃料電池的發展非常吻合。美國在二十世紀60年代中期開始在航天飛機中使用堿性燃料電池，到80年代後期，多種燃料電池汽車進入示範階段。1989年歐洲的“焦耳”計劃
，2001年美國發布《2030年及以後美國向氫經濟轉型的國家願景》
、同年日本發布的《燃料電池和氫能使用發展策略》，2002年布什政府提出的“自由車”項目推動了燃料電池技術的高速發展。直至2008年底美國總統奧巴馬上台後，將新能源汽車轉向純電動汽車
，燃料電池技術研發高速發展才告一段落。

1質子交換膜燃料電池主導燃料電池技術研發重點 從燃料電池細分技術上看，雖然堿性燃料電池在二十世紀60年代被NASA應用到航天飛機而出盡風頭

，但從上世紀90年代中後期，質子交換膜燃料電池（PEMFC）由於應用麵廣，其發展速度與其它燃料電池技術逐漸拉開差距
，出現一枝獨秀的局麵。而固體氧化物燃料電池（SOFC）在80年代末開始第一輪的發展

，隨即進入近十年的停滯期後
，上世紀90年nian代dai末mo至zhi二er十shi一yi世shi紀ji初chu開kai始shi了le第di二er輪lun快kuai速su發fa展zhan，發fa展zhan勢shi頭tou在zai燃ran料liao電dian池chi整zheng體ti小xiao幅fu回hui落luo的de情qing況kuang下xia，仍reng呈cheng現xian小xiao幅fu增zeng長chang的de勢shi頭tou。直zhi接jie甲jia醇chun燃ran料liao電dian池chi（DMFC）是在二十世紀初發展起來，被譽為可能最先商業化的燃料電池技術，與PEMFC走勢十分相似。

圖1 燃料電池細分技術年度分布

2技術熱點向質子交換膜、直接甲醇等技術遷移 我們選取2005年作為原點來劃分燃料電池細分技術專利數量，將所有細分技術分成2005年以前和2005年（包括）以後兩個時間段

，分別代表近期和早期兩個階段。早期專利數量（藍色）占專利總量的55%，在圖中橫坐標的55%的de位wei置zhi畫hua一yi條tiao基ji準zhun線xian，超chao過guo基ji準zhun線xian代dai表biao技ji術shu熱re點dian的de遷qian移yi。圖tu中zhong可ke以yi看kan出chu，技ji術shu熱re點dian向xiang質zhi子zi交jiao換huan膜mo和he直zhi接jie甲jia醇chun燃ran料liao電dian池chi遷qian移yi
，而er堿jian性xing燃ran料liao電dian池chi作zuo為wei一yi種zhong較jiao為wei古gu老lao的de燃ran料liao電dian池chi技ji術shu，也ye重zhong新xin受shou到dao重zhong視shi。

圖2 燃料電池技術熱點變遷

3 電極、控製、燃料製備與存儲等核心技術成為研發重點

圖3 主要技術領域分布圖

主要技術領域專利分布圖（圖3）顯示，電極、控製技術
、燃料製備與存儲、電堆、電解質、膜電極是國際上燃料電池產業領域重點研發的技術
，尤其是電極的研發上，近幾年呈現更為活躍的態勢。 4 車輛、固定發電、便攜式等應用占據主導 燃料電池在交通運輸、便攜式電子、航空航天、軍事
、家庭發電

、分布式發電、電站等領域得到了廣泛的應用，在第一章中我們已經做了介紹。這裏我們選取其中主要的應用領域，分析其趨勢分布
，如圖4。燃料電池的應用中，車輛運輸領域占據重要地位，尤其是最近10年
，燃料電池在汽車中應用發展非常迅速，在目前燃料電池技術研發整體小幅回落的形勢下仍保持強勢格局
；在包括數碼電子和移動發電在內的便攜式應用中

，1999年開始出現強勁增長勢頭，其增長速度甚至一度超過車輛應用；固定式發電應用總體上也呈現快速增長的走勢，尤其是在2000-2005年間，有著較快的發展。

圖4 燃料電池應用年度分布

區域優勢 1 日美技術領域極具競爭優勢，上海技術創新領先全國 所suo謂wei專zhuan利li優you先xian權quan是shi指zhi申shen請qing人ren在zai一yi個ge國guo家jia第di一yi次ci提ti出chu申shen請qing後hou，可ke以yi在zai專zhuan利li法fa規gui定ding的de期qi限xian內nei就jiu同tong一yi主zhu題ti向xiang其qi他ta國guo家jia申shen請qing保bao護hu，這zhe一yi申shen請qing在zai某mou些xie方fang麵mian被bei視shi為wei是shi在zai第di一yi次ci申shen請qing的de申shen請qing日ri提ti出chu的de。通tong常chang而er言yan，發fa明ming人ren會hui在zai本ben國guo就jiu其qi發fa明ming創chuang造zao第di一yi次ci提ti出chu專zhuan利li申shen請qing，所suo以yi優you先xian權quan專zhuan利li申shen請qing的de地di域yu分fen布bu可ke以yi反fan映ying國guo家jia的de技ji術shu實shi力li。

在燃料電池國際優先權專利的申請量上（參見圖1）
，日(ri)本(ben)處(chu)於(yu)絕(jue)對(dui)的(de)領(ling)先(xian)地(di)位(wei)
，占(zhan)據(ju)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)所(suo)有(you)優(you)先(xian)權(quan)專(zhuan)利(li)的(de)六(liu)成(cheng)以(yi)上(shang)
，表(biao)明(ming)日(ri)本(ben)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)領(ling)域(yu)走(zou)在(zai)全(quan)球(qiu)前(qian)列(lie)



，技(ji)術(shu)上(shang)已(yi)占(zhan)居(ju)壟(long)斷(duan)地(di)位(wei)。排(pai)名(ming)二(er)的(de)是(shi)美(mei)國(guo)，雖(sui)然(ran)美(mei)國(guo)率(lv)先(xian)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)了(le)研(yan)究(jiu)並(bing)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)，但(dan)與(yu)目(mu)前(qian)日(ri)本(ben)的(de)領(ling)先(xian)地(di)位(wei)相(xiang)距(ju)甚(shen)遠(yuan)。我(wo)國(guo)排(pai)在(zai)德(de)國(guo)和(he)韓(han)國(guo)之(zhi)後(hou)
，位(wei)居(ju)第(di)五(wu)位(wei)，但(dan)優(you)先(xian)權(quan)專(zhuan)利(li)絕(jue)對(dui)數(shu)量(liang)較(jiao)少(shao)，僅(jin)為(wei)4%。 中國專利申請地域分布上（參見圖2），所有9,541件燃料電池相關中國專利中，35%來自我國本土機構的申請，進一步對來自國內本土機構的區域分析，發現國內各省市技術研發排名中
，上海以9%獨占鼇頭，北京、遼寧和台灣次之。六成以上的中國專利申請來自國外機構
，其中日本仍獨占鼇頭，占據30%的份額，表明了其對中國市場十分看好，並提前布局。美國以15%次之，隨後為韓國、德國
、加拿大

，其他國家在中國申請的專利份額均在1%以下。 2 各國技術聚焦及應用有所不同 核心技術與部件上看

，日本在燃料電池各主要技術領域處於絕對的領先地位，而且技術最為全麵。在排名前10位的技術領域中
，日本均占據首位。美國緊隨其後，而德國、韓國、中國在燃料電池核心技術和部件方麵與日美相比相距甚遠。

由圖4中可以看到，各國關注的燃料電池技術領域相似度較高，但也有所側重：如日本在控製方麵比其他國家更為關注；美國則更為關注燃料製備與存儲、電堆
；德國重點關注燃料電堆燃料製備與存儲；韓國關注膜電極組件；中國則更為關注電極和催化劑。 從細分技術上看
，日本各項燃料電池細分技術發展較為均衡；美國
、德國比其他國家更為關注固體氧化物燃料電池技術
；韓國更為關注直接甲醇與熔融碳酸鹽燃料電池技術
；中國官位關注質子交換膜燃料電池技術。 從應用上看，日本比其他國家更為關注燃料電池固定發電應用；美國、韓國更為關注燃料電池便攜式應用；而德國更為關注燃料電池在車輛的應用
，對燃料電池的其他應用關注較少。 3 國內各地技術強勢有所差異 國內燃料電池核心技術與部件研發方麵，上海、北京、遼寧均非常重視電極的研發，申請的專利數量不相上下；上海在燃料電池係統、膜電極組件、電堆和雙極板研發上在國內具有優勢
；北京在催化劑上領先
；而遼寧在雙極板研發上具有優勢。

圖7 主要省市技術領域布局圖

競爭機構 燃料電池企業綜合競爭力評估方麵，根據湯森路透的Innograph專利分析平台提供的分析模型，綜合考慮企業的專利數量、專利涉及分類數量
、專利涉及地區數量
、被引次數
、營業收入
、專利侵權情況等方麵，如圖所示，縱坐標反映企業擁有的資源，橫坐標代表了企業技術實力，氣泡大小表示專利數量。

結果顯示：燃料電池行業中，汽車製造廠商已經成為創新和競爭的主體，日本豐田汽車（Toyota）
、本田汽車（Honda）、鬆下電器（Panasonic）、日產汽車（Nission）
，美國通用汽車（GM）
，加拿大巴拉德（Ballard）
，韓國（Samsung）三星等企業競爭力居前。美國聯合技術公司（UTC）技術關注度較強但企業實力較弱
，是購並的潛在對象；殼牌（Royal Dutch Shell PLC）公司實力很強

，但對燃料電池技術領域關注度較弱，有後發的潛力
，是潛在的市場競爭者。

企業綜合競爭力矩陣圖