第一情报 ---能源与环境

国内外燃料电池专利地图总览

供稿人:顾震宇  供稿时间:2009-9-29   关键字:燃料电池  专利地图  概述  
专利地图是通过对专利情报进行搜集、筛选、加工、统计后,以可视化的方式对各种专利信息予以揭示和分析,并将定性和定量方法相结合,使分析结果更加便于利用,为制定专利战略、增强竞争优势、保护知识产权等方面提供基础和前提。燃料电池专利地图制作中,选择了目前最为优秀的德温特创新专利索引、国家知识产权局中国专利数据库,并综合使用了Thomson公司提供的Thomson Data Analyzer、Aureka、国知局出版社的专利分析软件、恒和顿公司的恒库等软件。从专利总体情况出发,扩展到细分技术;从产业链上游核心部件,到产业链下游主流应用,层层剖析,绘制专利地图。
1  产业高速发展,未来前景看好
国际上,燃料电池技术早在20世纪60年代初已经有零星专利出现,在之后的20年间基本上没有什么进展,到80至90年代出现小幅发展。20世纪90年代末开始,随着能源价格不断攀升、清洁能源需求不断高涨的背景下,燃料电池技术不断突破,专利量呈现爆发式的增长,增长势头延续至今。在国内,燃料电池相关技术20世纪80年代已经出现,但在之后的十几年中没有得到很好的发展。到了20世纪90年代末,尤其是最近10年内,相关专利数量开始出现快速增长,与国际发展较为相似。

专利年度走势图

2  技术分布上,日本领先全球,上海领跑国内

国际上看,燃料电池领域的主要专利申请者为日本,其申请的燃料电池相关专利占所有燃料电池专利的64%,遥遥领先其他国家与地区;其次是美国、德国和韩国,中国位居第5位,其数量仅占2.4%。在这些公开的中国专利中,中国本土公司或个人申请的专利占了33%,而燃料电池强国日本、美国、韩国和德国所申请的中国专利分别占所有中国专利的30%、18%、7%和4%,显然她们非常重视中国市场。进一步对中国市场的份额展开具体地域分析,发现在这些中国企业或个人申请的中国专利中,以上海申请人专利申请量最大,占居国内24%专利份额;北京以14%次之;台湾地区申请了10%的中国专利,辽宁和广东分别以9%和8%位居第四和第五位。

国际-国内燃料电池专利分布

3  技术研发主体以日本企业为主,国内仍处发展初期

国际燃料电池领域主要技术参与者方面,包括丰田、日产、本田在内的汽车制造企业分别排名第1、2、4位,东芝、松下、富士电子、日立、三菱、三洋、三星在内的电器及IT企业,分别排名第3、5-10位。这印证了汽车和便携式数码产品为燃料电池的两大应用。值得一提的是上海神力公司以102项优先权专利排名第115位,虽然在数量上与前几名相差数十倍之多,但从中也看到了中国企业的希望和努力方向。

图3  国际专利主要申请人

国内来看,排名前4位的为三星SDI、上海神力、松下和丰田公司。总体而言,各研发机构在国内申请专利数量分布较为分散,且专利数量非常接近,尚未出现技术垄断型企业。在前10位的排名表上,上海神力、台湾胜光科技、大连物力化学所、清华大学分别位居国内的第2、5、6、8位,显示了我国不少企业和研究机构早已洞察燃料电池的巨大市场,并在相关技术上进行了大量的研发取得相当数量的成果,同时开展了国内技术布局。

国内专利主要申请人

4  细分技术上,质子交换膜技术一支独秀

各类燃料电池年度走势
 
国际上对质子交换膜(PEMFC)、直接甲醇(DMFC)、固态氧化物(SOFC)燃料电池技术最为重视。PEMFC、SOFC是国际上研发热情最高的燃料电池技术,而PEMFC发展势头更为强劲,技术生命周期上,目前都进入第三阶段技术成熟期,专利数量仍在增长,但增幅开始减小,而专利申请人数量开始减少,竞争趋向激烈,进入门槛提高,小型企业开始退出市场。直接甲醇是质子交换膜技术中的一种,主要应用于便携式电子产品,由于可能最先实现产业化,受到国际追捧,目前处于技术成长末期,技术成熟初期,尚具有很好的成长性。

5  上游关键部件上,日本占据全面优势

 6  主要国家技术领域布局图             7  主要国家技术领域比例图

主要国家技术发展领域方面(见图2.6),日本技术全面领先且最为全面,在排名前10位的技术领域中,日本均占据首位。各国关注燃料电池技术领域侧重上(见图2.7)有所不同:如日本在控制方面比其他国家更为关注;美国和德国则更为关注燃料制备、存储;韩国关注催化剂和膜电极组件;中国则更为关注电极技术。

 
图8  国内各区域燃料电池核心技术分布
 
国内各省市燃料电池技术分布上,上海占据了一定优势,其在控制、电极、外壳密封燃料电池和加热冷却这些相关技术上均有最多的专利申请,其中,在控制、电极方面均领先第二位较多。其它几个主要城市中,北京和辽宁均在电解质、双极板和催化剂方向有着更多的研究,专利数量领先于上海。

6  下游应用中,国际上对燃料电池机动车辆研发热情最高

作为一种清洁、高效而且性能稳定的电源技术,燃料电池已经在航空航天领域以及军事领域得到了成功的应用,现在世界各国正在加速其在民用领域的商业开发。与传统技术相比,燃料电池在固定式发电系统、家用分布式电源、空间飞行器、军事领域、交通运输工具、便携式电子等领域内都有明显的优点,具有广泛的应用前景。在未来的若干年里,燃料电池的需求将会突飞猛进。
 

 
图9  燃料电池的应用
 
国际上,机动车辆的应用中占据重要地位,尤其是最近10年,燃料电池在汽车中应用发展非常迅速;在包括笔记本电脑、手机、数码相机在内的便携式应用中,2000年前后出现强劲增长的势头,其增长速度甚至超过了电动车的应用;在航海、航空应用公司方面,走势相对平稳,虽然近2年也呈现较快增长趋势,但总量较小;电站、家庭发电应用总体上也呈现快速增长的走势,尤其是在2000-2005年间,有着较快的发展。
图10  燃料电池的应用
 
国内,上海在电动车、便携式数码和发电等应用领域均有着较强的专利能力,特别是在电动车和发电方面,领先第二位的北京较多,而在数码方面也有一定优势;台湾地区在数码领域的专利申请排在第二位,比较接近上海。总体而言,上海在多个领域有着较多的专利申请,在国内发展比较全面。
 

图11  国内各区域燃料电池应用分布

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