| 系列報告 | 新能源（燃料電池）產(chǎn)業(yè)專利導航系列第16期：制氫技術篇 | ||
| 發(fā)布時間:2024-05-13 17:11:00 | 瀏覽次數(shù)： | ||
以下文章來源于深圳市氫能與燃料電池協(xié)會 ，作者SHFCA
深圳市氫能與燃料電池協(xié)會.
報告簡介 新能源（燃料電池）產(chǎn)業(yè)專利導航系列研究報告是基于深圳市標準技術研究院、廣州恒成智道信息科技有限公司共同開展的新能源（燃料電池）產(chǎn)業(yè)專利導航項目研究成果，圍繞新能源燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況、深圳市區(qū)域特色開展專利導航研究等主題內(nèi)容，系統(tǒng)梳理了制約深圳市新能源燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題和關鍵技術，為深圳市新能源燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑提供導航建議。深圳市氫能與燃料電池協(xié)會作為新能源（燃料電池）產(chǎn)業(yè)專利導航項目成果信息的重點應用實施單位，將在本平臺進行該專題的系列推送，歡迎關注。
第16期 制氫技術篇 
PART01 背景
在“雙碳”目標以及“十四五”能源規(guī)劃的背景下，大力發(fā)展氫能將是我國未來能源發(fā)展的重要方向。而如何實現(xiàn)大規(guī)模地廉價制氫，是大力發(fā)展氫能的關鍵“一環(huán)”和重要保障。因此，需要開展制氫技術研究，為實現(xiàn)規(guī)?；统杀局茪涮峁┘夹g創(chuàng)新方向指引。 制氫技術根據(jù)制氫原料類型，可將制氫技術劃分為三種：一是以煤、石油、天然氣為主的化石能源直接制氫；二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣和醇類為代表的工業(yè)副產(chǎn)品制氫；三是可再生能源制氫，如電解水、太陽能、風能制氫等。從制氫的能量來源來看，化石能源制氫技術成熟、成本低，以煤制氫和天然氣制氫兩種主要制氫方式為代表，是國內(nèi)最主流的制氫方式，國外市場尤其以天然氣制氫為主。天然氣制氫技術中的蒸汽重整制氫技術最為成熟，應用廣泛?？稍偕茉粗茪渲?，電解水制氫是未來主流技術，質(zhì)子交換膜（PEM）電解水技術因其具有更高能量轉化效率，前景十分廣闊。在電解水制氫技術方面，我國與國外先進水平存在一定差距，但已有中科院大連化學物理研究所等單位開展相關研究。 本期推送將以制氫技術作為主題，從專利申請趨勢、專利區(qū)域分布、重點創(chuàng)新主體、主要技術構成等七個不同維度進行專利分析，幫助新能源（燃料電池）產(chǎn)業(yè)各創(chuàng)新主體進一步推進制氫技術研發(fā)和專利布局，提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。
PART02 制氫技術專利分析
（一）專利申請趨勢 全球制氫技術專利數(shù)量持續(xù)增長，近5年發(fā)展勢頭迅猛。如圖1所示，全球制氫技術近20年研發(fā)活躍，專利申請量持續(xù)上升，2002-2017年申請量增速較為緩慢。2017年以來，隨著氫能關鍵環(huán)節(jié)技術瓶頸的不斷突破以及各國氫能政策扶持下，制氫技術專利申請量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，近5年專利申請量平均增速達31.50%。在此期間，制氫技術專利授權量與申請量同步快速增長，2022年達到最高值。 近20年來，制氫技術發(fā)明專利申請量和授權量整體保持持續(xù)上升態(tài)勢，2021年雙雙處于峰值。 
圖 1全球制氫技術專利申請/授權及發(fā)明專利申請/授權趨勢（單位：件）
（二）專利區(qū)域分布 1.中日韓美是制氫技術主要專利布局目標國，中國創(chuàng)新勢頭強勁，是制氫技術專利增長的主要貢獻者。如圖2所示，全球制氫技術占比達62.66%的專利布局在中國，其次，日、韓、美三國的專利在全球占比分別為12.55%、4.80%和3.86%。中日韓美四國專利數(shù)量占全球專利總量的83.87%，是全球制氫技術最主要的專利布局目標國家。 從技術來源國分布來看，中國創(chuàng)新勢頭強勁，中國申請人提交的專利申請量在全球占比達到62.61%，是全球制氫技術專利增長的主要貢獻者。日、韓、美等氫能產(chǎn)業(yè)先發(fā)國家在制氫技術領域持續(xù)研發(fā)和布局，專利申請量分別位居第2-4位。 
圖 2全球制氫技術專利布局情況（單位：件）
2.日美來華專利布局意識強，國內(nèi)北京、江蘇、廣東專利優(yōu)勢突出。如圖3所示，從制氫技術中國專利技術來源看，主要來自于國內(nèi)創(chuàng)新主體，國外來華申請僅占中國專利總量的2.53%，其中日本和美國的創(chuàng)新主體來華布局最多。 國內(nèi)省市中，北京、江蘇、廣東三省市專利申請量位居前三，均超過300件。四川、上海緊跟其后。 
圖 3中國制氫技術專利布局情況（單位：件）
（三）重點創(chuàng)新主體 中、日企業(yè)表現(xiàn)突出，強勢引領制氫技術專利創(chuàng)造，以電解水制氫和甲醇重整制氫為主。如圖4所示，全球制氫技術專利數(shù)量排名前10的創(chuàng)新主體全部來自中國和日本，其中中國占6席，日本占4席。中國華能集團申請量為91件，位居榜首，上海合既得動氫機器、廣東合即得能源科技、中科液態(tài)陽光（蘇州）氫能科技等企業(yè)在甲醇重整制氫領域有較強創(chuàng)新實力，蘇州競立制氫設備、中船重工第七一八研究所在電解水制氫領域有創(chuàng)新優(yōu)勢。國外創(chuàng)新主體中，日本的東芝、旭化成、日立、住友等電子信息及化學品企業(yè)上榜，專利技術均集中于電解水制氫領域。全球天然氣制氫技術專利量相對較少，國內(nèi)主要專利權人為華南理工大學、四川亞聯(lián)高科、張家港氫云新能源研究院等。 
圖 4全球制氫技術top10專利權人專利技術構成（單位：件）
（四）主要技術構成 電解水制氫技術專利數(shù)量最多，研究熱度持續(xù)攀升。如圖5所示，全球制氫技術中，電解水制氫技術專利申請量占制氫技術專利總量的70.08%，甲醇重整制氫和天然氣制氫專利分別占比20.47%和9.45%。從專利趨勢來看，電解水制氫技術研究熱度持續(xù)攀升，專利申請量增長最快，近5年專利申請量平均增幅達32.92%，甲醇重整制氫和天然氣制氫技術專利申請量也均保持緩慢增長態(tài)勢。 
圖 5全球制氫技術領域技術研發(fā)趨勢（單位：件）
（五）協(xié)同創(chuàng)新情況 1.制氫技術協(xié)同創(chuàng)新以企業(yè)間合作為主導。如圖6所示，制氫技術合作申請類型中，企業(yè)間的合作較為頻繁，企業(yè)間合作專利數(shù)量占該領域合作申請專利總量的42.22%。企業(yè)與高校、科研院所的合作專利數(shù)量分別占7.86%和4.44%。其中日本的京都大學與住友、三菱、富士膠片等企業(yè)合作創(chuàng)新較多。在國內(nèi)，青海大學、江蘇大學、中國石油大學（北京）等高校，以及北京低碳清潔能源研究所、西南化工研究設計院等科研院所與企業(yè)間有合作創(chuàng)新成果產(chǎn)出，但合作專利申請量均不足5件（如表1所示），高校和科研院所的創(chuàng)新資源還有待進一步充分利用。 
圖 6制氫技術領域創(chuàng)新合作類型
表 1制氫技術領域專利合作優(yōu)勢高校/科研院所（單位：件） 
2.電解水制氫技術合作創(chuàng)新較為活躍。如圖7所示，制氫技術中電解水制氫領域的合作創(chuàng)新最為活躍，合作申請專利占該領域專利總量的16.28%，甲醇重整制氫和天然氣制氫合作申請專利數(shù)量分別占各自領域專利總量的7.26%和12.18%。 
圖 7制氫技術領域協(xié)同創(chuàng)新熱點方向（單位：件）
（六）高價值發(fā)明專利 制氫技術高價值發(fā)明專利主要集中于電解水制氫領域，以日本企業(yè)為主。如圖8所示，制氫技術高價值發(fā)明專利占制氫技術專利總量的10.06%。其中，電解水制氫領域高價值發(fā)明專利數(shù)量最多。從專利權人分布來看，日本企業(yè)是高價值發(fā)明專利的主要持有者，在高價值發(fā)明專利TOP10排名榜中占據(jù)7席。在國內(nèi)，上海合既得動氫機器公司、大連化學物理研究所專利質(zhì)量較高，榜上有名。 
圖 8制氫技術領域高價值發(fā)明專利申請情況（單位：件）
（七）專利法律狀態(tài) 1.制氫技術專利維持狀態(tài)較好，有效專利占比高。如圖9所示，全球制氫技術有占比41.23%專利處于有效狀態(tài)，占比30.31%的專利處于公開或審查狀態(tài)，另有占比28.46%的專利已失效。 中國專利中，有效專利占比高于全球，達到46.53%。未授權和失效專利分別占29.26%和24.21%。  
圖 10全球/中國制氫技術有效專利維持年限分布情況（單位：件）
PART03 總結
01 加強電解水制氫關鍵技術研發(fā)與專利布局。 從專利角度看，電解水制氫技術專利數(shù)量遠高于天然氣制氫和甲醇重整制氫等傳統(tǒng)制氫方式，國外尤其是日本企業(yè)在電解水制氫技術領域研發(fā)積極。我國在電解水制氫技術的設備成本、催化劑、質(zhì)子交換膜等方面均與國際先進水平存在差距。建議跟蹤和關注日韓歐美等國家和地區(qū)的技術研究方向和路線，重點探索突破電解水制氫關鍵技術，同時積極進行專利布局，搶占制氫前沿技術制高點。
02 有效對接和充分利用高校院所創(chuàng)新資源。 制氫技術專利中，國內(nèi)多家高校和科研院所在制氫技術領域開展了研究和專利布局，但高校和科研院所的創(chuàng)新資源未能很好地與企業(yè)及市場對接。建議企業(yè)積極尋求與專利優(yōu)勢高校和科研院所合作，為企業(yè)增加專利技術儲備及提升創(chuàng)新能力提供幫助。
03 加強制氫技術專利布局和高價值發(fā)明專利儲備。 制氫技術領域國內(nèi)申請人的高價值專利數(shù)量少，專利質(zhì)量不高。因此，建議企業(yè)加大技術創(chuàng)新力度，積極進行國內(nèi)外專利布局，同時要注重專利質(zhì)量，培育高價值發(fā)明專利，為專利成果轉化運用做好儲備。
新能源（燃料電池）產(chǎn)業(yè)專利導航項目簡介 深圳氫能產(chǎn)業(yè)已初步形成較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈，從上游的氫氣制備、儲運、加注、加氫站基礎設施建設和運營，到中游燃料電池核心材料、電堆、系統(tǒng)及關鍵零部，以及下游終端交通、儲能、發(fā)電、船舶、無人機等新型應用，都有全國行業(yè)領先的企業(yè)在布局開拓，并形成了以深圳為研發(fā)、技術突破高地，輻射廣東省乃至全國市場的發(fā)展格局。
在此背景下，深圳市標準技術研究院聯(lián)合廣州恒成智道信息科技有限公司開展了新能源（燃料電池）產(chǎn)業(yè)專利導航項目，圍繞深圳市新能源燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況及區(qū)域特色開展專利導航研究，以專利信息資源利用和專利分析為基礎，從產(chǎn)業(yè)專利布局、產(chǎn)業(yè)競爭格局、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整方向、技術研發(fā)重點及熱點方向等，把握產(chǎn)業(yè)鏈中關鍵領域的核心專利分布，以全球視野明晰產(chǎn)業(yè)競爭格局，梳理制約深圳市新能源燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題和關鍵技術，進而緊扣產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需求，提出深圳市新能源燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑導航建議，指導市場主體根據(jù)分析結果調(diào)整市場布局、產(chǎn)品經(jīng)營策略，實現(xiàn)圍繞關鍵核心技術攻關的有效專利布局。
以上為新能源（燃料電池）專利導航系列第16期全部內(nèi)容，此專題系列將陸續(xù)發(fā)布，歡迎關注。如對文章內(nèi)容有疑問或建議，歡迎與協(xié)會秘書處聯(lián)系。
文章及數(shù)據(jù)來源：深圳市氫能與燃料電池協(xié)會
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