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12期 高压氢储运篇

PART01 背景

常温高压气态储氢是指将氢气压缩在储氢容器中，通过增压来提高氢气的容量，满足日常使用。这是一种应用广泛、灌装和使用操作简单的储氢方式，具有成本低、能耗低、充放速度快的特点。缺点是储氢密度低、安全性较差，只能适用于小规模、短距离的运输场景。气态长管拖车输氢是当前较为成熟的运氢方式。国内目前主要是20MPa钢制高压长管拖车和瓶组，虽然成本低廉，但储氢密度低。目前，70MPa储氢技术却因法规限制、关键材料碳纤维依赖进口及需求低迷、配套技术不达标等因素而发展相对滞后，未来以30MPa及以上的高压力等级为主。

本期将高压氢储运的专利作为数据源，从专利趋势、专利地域分布、重点创新主体、专利法律状态，以及重点技术领域专利等方向出发进行专利分析，以期助力深圳市新能源燃料电池产业增强关键技术研发创新能力。

PART02 高压氢储运技术专利分析

（一）专利趋势分析

近5年全球高压氢储运技术快速发展，申请和授权专利数量高速增长。

如图 1所示，全球高压氢储运技术近20年的专利申请和授权呈上升趋势，2002-2018年期间，全球高压氢储运技术专利申请量和授权量均未超过50件，2019年后，专利申请量和授权量快速增长，全球高压氢储运技术专利申请在市场规模扩大、政策利好及研发投入增长的背景下持续增长。从政策层面来看，成都、上海已经明确提出支持70MPa加氢站；内蒙古已确定对专门从事70MPa及以上高压氢气、液氢装备研发、生产企业进行资金补助；山西省也已在加强对70MPa IV型储氢瓶的重点攻关。2022年2月，科学技术部正式发布《关于对“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》，特别提出鼓励70MPa储氢瓶技术开发。相信随着氢能相关政策支持力度不断扩大，高压氢储运技术的相关专利申请将继续保持高速增长。

图 1全球高压氢储运技术专利申请/授权及发明专利申请/授权趋势（单位：件）

（二）专利地域分布分析

1.中日美氢能市场受到全球关注，日本极其重视国外市场专利布局。

如图 2所示，中国在高压氢储运技术的专利规模居全球首位，专利申请量为542件，远超第2名的日本（80件）；排名第3位的是美国，专利申请量为66件，其余国家/地区均不超过50件，中日美是全球高压氢储运技术专利布局最集中的区域，说明这3个国家的氢能市场受到全球关注。从技术来源国来看，中国申请人在本国和其他国家/地区的专利申请量均为最大，这与中国我国高度重视新型能源的发展是相关的；申请人来源于日本的专利申请量是日本专利布局量的1.6倍，可见日本注重本国市场同时，也注重将专利技术布局在国外市场，从更深的层次来看，日本汽车行业发达，在汽车燃料电池等的“利用”技术方面领先，丰田从30年前开始研发以氢能行驶的燃料电池车（FCV），2014年在世界上首次上市销售，到2020年把续航距离延长3成。ENEOS和岩谷产业的加氢站也超过160座，正在推动使每座加氢站3亿～4亿日元的建设费用减半。

图 2全球高压氢储运技术专利布局情况（单位：件）

2.在中国布局的专利绝大部分来源于本土，日德美重视我国市场。

如图 3所示，中国专利主要来源于中国本土申请，占比高达94.46%，可见中国在国内政策引导下氢能领域的发展十分迅猛，中国申请规模快速扩大；国外来华专利申请数量占比为5.54%。国外来华专利申请中，日本、德国和美国专利申请量最多，特别是日本，在我国的专利布局量多于其他国家。据了解，由于日本缺乏制造氢所需的资源（目前已成功从澳大利亚进口氢），从海外运输的技术也不可或缺，若想构建具有领先优势的氢能领域供应链，可以借鉴日本的经验，国内氢能储运相关技术特别是目前比较成熟的高压氢储运技术要继续加大投入研发形成技术优势，这是扩大氢能利用的第一步。

中国本土的专利申请中，以江苏和上海最为突出，专利申请量超过80件，浙江和北京处于第2梯度，专利申请量在50-70的区间，其他省市专利申请量不超过50件。

图 3中国高压氢储运技术专利布局情况（单位：件）

3.重点创新主体分析

中国申请人在全球高压氢储运技术拥有主导地位。

如图 4所示，全球高压氢储运技术专利拥有量排名前10的创新主体中，主要来源于中国，占5席，这充分说明高压气态储氢是我国当前最成熟的储氢技术，占绝对主导地位。此外，日本占3席，德国占2席。其中格罗夫氢能以25件专利申请占据首位，它是氢能产业布局龙头企业，主要从事氢能汽车研发、生产，首款样车于2019年研制成功。

从主要申请人的专利技术构成上看，在高压氢气瓶技术领域的专利布局数量最多，且每家企业均有专利布局，是目前高压氢储运的专利布局热点，而储气瓶组、管束式集装箱和长管拖车的专利布局数量较少。前面提到，近年来国家推出了很多氢能相关的支持政策特别是高压氢储运的支持政策，企业可及时关注这些政策，借助财政支持突破高压氢气瓶的技术瓶颈，抢占市场先机。

图 4全球高压氢储运技术top10专利权人专利技术构成（单位：件）

4.技术构成分析

高压氢气瓶是高压氢储运技术的专利布局热点。

如图 5所示，全球高压氢储罐技术领域研发重点为高压氢气瓶，专利申请量占比为88.22%，其次是长管拖车，专利申请量占比为6.18%，其他2个技术领域的专利申请量占比不足5%（其中储气瓶组主要集中在车用和站用）。从各技术领域近20年的专利申请趋势来看，4个领域的专利申请量整体保持增长趋势，其中高压氢气瓶2002-2021年的年均增长率达到14.01%。2010年前，管束式集装箱、长管拖车和高压氢气瓶均无相关专利申请，近5年专利申请量增长迅速。

图 5全球高压氢储运技术领域技术研发趋势（单位：件）

 5.协同创新分析

（1）高压氢储运技术企业间的合作偏多，企业需重视与高校院所之间的产学研合作。

如图 6所示，高压氢储运技术领域合作专利申请总量为124件，创新合作类型以企业间合作为主，企业间的专利联合申请量远超其他合作类型，达到了63件；企业与高校、企业与科研院所这两组数据代表企业开展产学研活动的专利产出情况，总体规模约为专利合作总量的9.68%。

高校作为创新的重要源头，目前高压氢储罐技术领域高校与企业之间合作较少，如图 7所示的浙江大学、同济大学等是高压氢储运技术领域的专利申请优势高校，这些大学的研究团队可作为潜在的研发合作对象。

图 6高压氢储罐技术领域创新合作类型

（单位：件）

图 7高压氢储罐技术领域专利申请优势高校（单位：件）

（2）储气瓶组技术领域的协同专利申请比重最高。

如图 8所示，从联合专利申请数量来看，高压储气瓶的联合申请专利数量最多（112件），长管拖车和储氢瓶组联合申请专利数量分别为7件、5件，管束式集装箱暂无联合申请专利。从联合申请专利占比来看，储氢瓶组的联合申请专利数量占比最高，为17.24%，其次是高压氢气瓶，占比为14.53%。

图 8液氢储罐技术领域协同创新热点方向（单位：件）

6.高价值发明专利分析

高压氢储运技术高价值发明专利主要集中高压氢气瓶。

高压氢储运技术领域高价值发明专利共107件（具体见附件2）。从高价值专利布局情况（图 9）来看，高压氢气瓶的高价值专利数量最多，共101件，长管拖车有5件高价值发明专利，管束式集装箱有1件高价值发明专利，储气瓶组暂未检索到有高价值发明专利。高价值发明专利主要申请人为PRAXAIR技术公司、JFE钢铁公司和神户钢铁有限公司。

图 9高压氢储运技术领域高价值发明专利申请情况（单位：件）

7.专利法律状态分析

（1）全球和中国高压氢储运技术有效专利占比最多，中国专利失效原因主要为未缴年费、撤回和驳回。

如图 10所示，全球高压氢储运技术处于有效的专利数量最多，占比45.85%，未授权和失效状态的专利占比分别为30.72%、23.44%。中国液氢储运技术处于有效的专利比重为52.58%，超过一半，未授权的专利占比30.68%，失效的专利占比16.79%。失效专利中，主要失效原因为未缴年费、撤回和驳回，占比分别为6.64%、4.61%、4.24%，撤回、驳回均是在专利申请阶段即失效，可推测本领域的专利竞争较激烈，专利申请人应重视专利生命周期管理及申请前评估，防止浪费专利资源或造成自身创新资源流失。

图 10 全球/中国高压氢储运技术专利法律效力情况（单位：件）

（2）高压氢储运技术有效专利维持年限绝大部分在5年内。

从表 1全球/中国高压氢储运技术有效专利维持年限分布情况来看，全球有效专利有效年限在5年以下的专利数量最多，占比65.66%；维持有效年份在10年以上的专利占比12.63%。中国专利维持有效年份在10年以上的专利占比仅为2.81%，绝大部分维持在5年以下，占比82.46%。

表 1全球/中国高压氢储运技术有效专利维持年限分布情况（单位：件）

PART03 总结

（一）加强高压氢储运相关技术的研发

我国氢气储运方式以高压气态为主，但储氢技术却因法规限制、关键材料碳纤维依赖进口及需求低迷、配套技术不达标等因素而发展相对滞后。目前我国高压储氢技术主要限制在30MPa以内，而国际上商业化车载储氢瓶的最高压力为70MPa。建议企业加大高压氢储运技术的研发投入，与此同时，时刻保持关注国家对氢能计划的项目，依托国家财政资金支持，攻关高压储气“卡脖子”技术。

（二）高压氢储运技术与高校院所的产学研合作较少。

高校和科研院所作为创新的重要来源，其在科研实力方面具有一定的优势，建议企业可以与高校院所共同立项或承担国家高压氢储运有关项目，资源互补，共同攻克高压氢储运核心关键技术。

（三）大力进行国内专利申请的同时

也要加强海外专利布局

氢能作为可再生能源的高效载体，被视为能源革命重要的探索方向。目前国内企业大力在国内进行相关领域的专利布局，但海外专利布局有所欠缺，而国外正在抢占市场，特别是日本，在燃料电池等“利用”技术领先，综合实力强劲。建议企业在大力攻关“卡脖子”技术的同时，也要重视专利布局，一方面要在国内申请相关专利技术，另一方面也要考虑国外市场，避免国外龙头企业以专利技术抢占市场，形成技术垄断。

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12期全部内容，此专题系列将陆续发布，欢迎关注。

转载自：深圳市氢能与燃料电池协会