以下文章来源于深圳市氢能与燃料电池协会 ，作者SHFCA

深圳市氢能与燃料电池协会.

深圳市氢能与燃料电池协会，是深圳市第一个关注氢能与燃料电池领域的专业社会团体。

报告简介

新能源（燃料电池）产业专利导航系列研究报告是基于深圳市标准技术研究院、广州恒成智道信息科技有限公司共同开展的新能源（燃料电池）产业专利导航项目研究成果，围绕新能源燃料电池产业发展概况、深圳市区域特色开展专利导航研究等主题内容，系统梳理了制约深圳市新能源燃料电池产业发展的瓶颈问题和关键技术，为深圳市新能源燃料电池产业发展路径提供导航建议。深圳市氢能与燃料电池协会作为新能源（燃料电池）产业专利导航项目成果信息的重点应用实施单位，将在本平台进行该专题的系列推送，欢迎关注。

第7期 产业结构调整篇

新能源燃料电池产业是深圳市的优势产业之一，本系列推送结合深圳市产业发展实际情况和产业定位，并征询行业专家、企业技术人员的意见，聚焦产业重点技术领域，确定新能源燃料电池产业技术分解如下：共包含制氢、储氢、输氢、加氢、质子交换膜燃料电池、固体氧化物型燃料电池、直接甲醇燃料电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池10个一级技术分支，34个二级技术分支，57个三级技术分支。下面，本次推文将围绕新能源燃料电池产业技术在主要国家的技术流向和制氢技术、储氢技术、输氢技术、加氢技术、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等主要一级技术分支的专利技术构成演变2个方面，向各位读者呈现现阶段新能源燃料电池的产业结构调整方向。

PART01 主要国家产业技术流向分析

如图1所示，在质子交换膜燃料电池领域，日本专利权人的专利规模最大，高达69439件，比重为33.48%，远超其他国家。日本、中国、美国和韩国这4个国家是本产业最主要的专利布局市场。从4个国家专利权人在本土布局的情况来看，中国专利权人在本土布局的比重最高，达到了93.62%；其次是韩国和日本，最少是美国，仅为23.72%，说明中国专利权人的专利地域保护主要选择在中国本土。同时也说明中国申请人在市场及专利布局多数局限于国内，对外扩张的战略意图较弱。从核心市场外的专利布局来看（其他局），美国在其他局的布局比重最高，达到了45.30%。从本土外的布局规模来看，美国是日本、中国、韩国海外专利申请量最多的国家，其中日本最高，达到7933件，充分说明美国市场受到的较高。美国则分别将日本、中国作为第二、第三的专利布局目标国，反映了美国专利权人非常关注日本和中国市场。

图 1 质子交换膜燃料电池专利流向图（单位：件）

如图2所示，在固体氧化物燃料电池领域，日本专利权人的专利规模最大，为7829件，比重为30.99%，远超其他国家。日本、美国、中国、韩国等国家的海外专利布局态势与质子交换膜燃料电池基本相似，均将本土作为第一布局目标国，同时将美国作为第二专利布局目标国，美国则将日本作为第二专利布局目标国。

图 2 固体氧化物燃料电池专利流向图（单位：件）

PART02 专利技术构成演变分析

2.1 制氢技术

如图3所示，除了化石燃料制氢，其他制氢工艺总体专利申请呈现上升趋势，其中增长最快的是电解水制氢和光催化制氢，工业副产制氢、生物质制氢和核能制氢总体专利年申请规模保持稳定。从比例来看，化石燃料制氢虽然目前仍是产业制氢的最大来源，工艺最成熟，但是专利研究资源投入较小，总体维持现状，专利申请比例不断下降，至今已不足11%，比重下降一半以上，相似情况的还有工业副产制氢。相对而言，电解水制氢和光催化制氢不断取代化石燃料制氢和工业副产制氢，数量激增的同时，比重大幅上升，尤其是光催化制氢的比重提升近2倍，近五年电解水和光催化已经成为业内研发投入最多且创新产出最高的制氢工艺方向。

图 3 制氢技术专利构成演变图

2.2 储氢技术

如图4可知，储氢技术总体依然保持着气态储氢为主、固态储氢为辅的格局，但是固态储氢的专利产出速率近年未见明显提升，比重却大幅下降，从2003-2007年的36.60%下降至近五年的21.25%，说明近年本领域处于稳定发展状态；同时气态储氢仍是当前储氢主流技术，比重稳步扩大，而液态储氢技术虽然近五年比重依然较低，仅为8.81%，但是专利申请规模不断上升，2018-2022年相比2013-2017年的专利申请量增幅超190%，说明液态储氢技术是近年来的研发热门。

图 4 储氢技术专利构成演变图

2.3 输氢技术

如图5所示，近二十年来，输氢技术格局总体较为稳定，以气氢输送为主，占据大半江山，近五年的比重为62.13%，管道运输是气氢输送最主要的运输方式，配合现有的天然气管道进行掺氢运输是近年来的研究热点；剩余份额基本归属于液氢输送，近五年为27.66%，主要是液化氢的运输，同时液态储氢技术热度的上升也利好液氢输送相关研究，液氢输送整体保持了稳步的增长势头。固氢输送可采取更加丰富的运输手段，例如大型驳船、大型槽车等，虽然方便灵活，但是基于成本等问题目前仍处于实验室阶段，虽热度渐涨，应用前景总体不及气氢和液氢输送。

图5 输氢技术专利构成演变图

2.4 加氢技术

如图6所示，作为燃料电池供应端最后衔接环节的加氢站，加氢相关技术受到广泛关注。其中加氢机是加氢站的必备也是基础设施，2003-2012年受到了较高的关注，平均比重超过65%，随后缓慢回落，近五年的比重为55.41%；压缩机作为重要的氢气传输设备，其研究热度始终保持稳定增长态势，其所占比重从2003-2007年30.13%不断上升至2018-2022年的41.65%；液氢泵是液氢输送至加氢站才会用到的设备，整体专利比重较低，但随着液氢输送热度的提高，近五年液氢泵的专利申请比重比2003-2007年提升近45%。

图 6 加氢技术专利构成演变图

2.5 质子交换膜燃料电池技术

如图7所示，各技术分支均呈现明显的增长趋势，从产业布局来看，各技术分支的专利比重分布可分为以下几种情况：

（1）第一种是呈上升趋势。燃料电池系统集成技术、膜电极、双极板、空压机、氢循环系统呈现出产业专利比重不断上升的态势，较为典型的是燃料电池系统集成技术，比重由2003-2007年的16.08%增至2018-2022年的22.12%，说明通过燃料电池系统集成技术改善整个燃料电池的运行情况是当前较为有效的性能提升手段；

（2）第二种是呈基本保持不变。气体扩散层、密封层、DC/DC（直流斩波器）、加湿器、交通工具等近年来的专利比重保持平稳态势，较为典型的是气体扩散层，近二十年的专利比重基本保持在1.3-2.1%；

（3）第三种是呈下降趋势。质子交换膜、电堆、便携式电池等技术分支的近年在整体产业的专利比重呈现下降趋势，质子交换膜近年的专利产业比重不断下滑，从2003-2007年的9.52%下降至2018-2022年的4.44%。

（4）第四种是呈先升后降趋势。主要有催化剂和发电装置，专利申请产业比例高峰期出现于2008-2017年。

图 7 质子交换膜燃料电池技术专利构成演变图

2.6 固体氧化物燃料电池技术

如图8所示，关于固体氧化物燃料电池的电解质研究是最热门的，约占整体专利量的半壁江山，近年虽有下滑仍有41.65%的比重；结构设计基本稳定为平板式、管式等，其中平板式的专利比重最高，但近年变化不大，管式则呈现下降趋势，瓦楞式、HEXIS结构、套管型的固体氧化物燃料电池相关专利技术基本由其技术原创单位持有，专利活跃度较低；关键零部件方面近年受到的关注逐渐增加，包括阴极、连接体、换热器等，换热器的研究热度最高，2018-2022年的专利比重达到了10.87%；固体氧化物燃料电池的应用同样受到业内关注，其中固定式电源方向专利比重最高，研究较早，近二十年稳定在4-6%，热电联供系统、便携式电源则比重不断上升，具有较高的应用前景。

图 8 固体氧化物型燃料电池技术专利构成演变图

PART03 总结

当前，新能源（燃料电池）产业的研发重点电池类型为质子交换膜燃料电池和固体氧化物型燃料电池，在这两个领域中，日本专利权人的专利规模最大，比重均超过三成，大幅领先于其他国家。在氢能储运方面，电解水制氢、液态储氢、气氢输送成为研发热点，创新产出规模相对较大。

新能源（燃料电池）产业专利导航项目简介

深圳氢能产业已初步形成较为完善的产业链，从上游的氢气制备、储运、加注、加氢站基础设施建设和运营，到中游燃料电池核心材料、电堆、系统及关键零部，以及下游终端交通、储能、发电、船舶、无人机等新型应用，都有全国行业领先的企业在布局开拓，并形成了以深圳为研发、技术突破高地，辐射广东省乃至全国市场的发展格局。

在此背景下，深圳市标准技术研究院联合广州恒成智道信息科技有限公司开展了新能源（燃料电池）产业专利导航项目，围绕深圳市新能源燃料电池产业发展概况及区域特色开展专利导航研究，以专利信息资源利用和专利分析为基础，从产业专利布局、产业竞争格局、产业结构调整方向、技术研发重点及热点方向等，把握产业链中关键领域的核心专利分布，以全球视野明晰产业竞争格局，梳理制约深圳市新能源燃料电池产业发展的瓶颈问题和关键技术，进而紧扣产业创新发展需求，提出深圳市新能源燃料电池产业发展路径导航建议，指导市场主体根据分析结果调整市场布局、产品经营策略，实现围绕关键核心技术攻关的有效专利布局。

以上为新能源（燃料电池）专利导航系列第7期全部内容，此专题系列将陆续发布，欢迎关注。如对文章内容有疑问或建议，欢迎与协会秘书处联系。