燃料电池研究周报

研究周报 | 从专利分析看国内外氢燃料电池技术重点和热点

第一电动大牛作者晓宇说电池 2018-01-12 06:45

采用德温特专利数据库和Incopat数据库，结合关键词、IPC分类、德温特手工代码的方法进行专利数据采集，截至2017年3月，共得到德温特专利118,362件（专利族）、中国发明和实用新型专利23,544件。对氢能及氢燃料电池专利进行分析，有助于整体了解氢能及氢燃料电池领域专利技术的发展现状趋势、技术重点热点、区域竞争格局、竞争机构情况。本期周报奉上氢燃料电池的技术趋势和技术重点与热点。

一、燃料电池专利规模趋势

1. 专利技术经历高速增长后的回落过程中

专利年度分布

图中揭示的是国际和国内专利的年度分布情况。考虑到专利一般从申请到公开需要长达1年甚至3年的时间，因此专利年度申请数量在2015年（包括）以后出现失真。2015-2016年专利分布情况可以参考年度专利公开数量。

全球专利申请方面，燃料电池技术20世纪50年度国际上已有专利申请。图中蓝色和红色曲线为全球专利年度申请和公开量。总体上看，燃料电池专利技术年度申请数量在经历1999年至2007年持续高速增长之后，年度专利申请数量开始出现下滑，目前仍处于下滑过程中，有企稳的迹象。

中国专利申请方面，图中绿色和紫色曲线为中国专利年度申请和公开量。从时间上看，国内的研发落后国际将四十多年，1998年开始出现燃料电池中国专利，年度申请数量增长速度较为均衡，与国外不同的是，增长趋势一直延续至今，未出现明显的回调。

2. 新技术占比趋于减少

图中将IPC分类号数量近似算作技术的数量，深蓝色表示当年新出现的技术，浅蓝色表示当年之前已经存在的技术。图中显示，燃料电池技术在1999年前后，新技术和已有技术同步快速增长，发展到2006年，随着年度技术数量基本保持平稳，新技术的比例呈现下降趋势，反映出行业技术趋于成熟。

技术趋势

3. 新增研究人员不断涌入

图中绿色表示当年投入的新增研究人员（这些研究人员之前未申请过专利），浅绿色表示当年投入的现有研究人员（这些研究人员之前已有专利申请）。图中显示，2000年前后燃料电池技术领域研发人员开始快速涌入，尤其在2005年这个趋势更加明显。总体而言，新增研究人员不断进入这个行业，占据近半的比重。

研究人员趋势

4. 专利技术大量存在于大型企业

图中将申请专利的企业按数量划分成5个等级，用不同颜色圆环加以区分，代表每一类企业申请专利数量之和。图中可以看出，拥有100件以上专利的大型企业专利总和占据燃料电池专利技术总量的49%；拥有1-20件专利的小微型企业专利总量占比36%。显示了专利技术被大型企业掌握，技术市场趋向成熟。

机构活跃度

二、燃料电池技术重点和热点挖掘

1. 国际研发重点指向电极、控制、制氢、储氢、电解质膜、固体氧化物燃料电池技术等

使用汤森路透公司Thomson Innovation，将专利数据通过文本聚类，绘制产业技术研发重点的专利地形图。山峰表示专利技术的集中区，山峰颜色越浅，专利越密集。图中显示，国际燃料电池技术研究重点包括，聚合物膜、固体氧化物燃料电池、电极催化层、改性催化剂、储氢材料、电压电流控制、移动设备应用等技术。

依据专利分类排序统计可知，国际燃料电池技术研发的重点依次为电极、控制、制氢、储氢、电解质、外壳密封等技术。

屏幕快照 2018-01-12 上午12.31.42.png

国际技术重点（文本聚类）

资料来源：Thomson Innovation

国际关键技术排名（专利分类）

2. 国内技术研发重点指向电极、制氢、储氢、电解质膜、控制、催化剂等技术

文本聚类图显示，国内燃料电池各技术研究较为均衡，研究重点包括聚合物膜、电动机及其控制、电压电流控制等技术。

专利分类排序统计可知，国内燃料电池技术研发的重点依次为，电极、制氢、储氢、电解质、控制、催化剂等技术。

国内技术重点（文本聚类）

资料来源：Thomson Innovation

国内关键技术排名（专利分类）

3.国际热点技术--电解质、外壳和密封、催化剂、膜电极组件等技术成为热点

选取最早优先权年时间段2007-2016年（红色表示）代表近期专利技术， 2006年及之前（蓝色表示）代表早期专利技术。早期专利数量（蓝色）占专利总量的51.4%，在图中画一条绿色基准线，超过基准线代表技术热点的迁移。

图中可以看出，电解质、外壳和密封、催化剂、膜电极组件等技术在最近几年的发展速度超过平均发展速度。显示这些技术为近期燃料电池领域技术研发热点，得到研发机构的追捧。

技术热点迁移（国际）

4. 国内热点技术--电解质、加热和冷却、催化剂等技术成为热点

选取最早优先权年时间段2010-2016年（红色表示）代表近期专利技术， 2009年及之前（蓝色表示）代表早期专利技术。早期专利数量（蓝色）占专利总量的46.9%，在图中画一条绿色基准线，超过基准线代表技术热点的迁移。

图中可以看出，电解质、加热和冷却、催化剂等技术在最近几年的发展速度超过平均发展速度。显示这些技术为国内近期燃料电池领域技术研发热点。

技术热点迁移（国内）

三、燃料电池重要专利筛选

采用Innography专利分析平台进行重要专利筛选工作。Innography具有专利强度分析功能，建立的专利指标体系包括专利引证次数和被引次数、专利族数量、权利要求项数量、专利涉及诉讼案件数量及赔偿金额、专利从申请到公开的时间、专利年龄、专利异议和再审查、专利分类等十几个指标，并赋予不同的权重计算而成。

通过使用Innography的专利强度分析，可以从海量专利数据中寻找关键专利、核心专利。这些关键专利涉及控制技术、制氢、储氢、催化剂、电解质膜、燃料电池系统等技术等，这些专利都集中在美国专利。下表为专利强度为排名前30位的燃料电池技术专利。

燃料电池重要专利

编号	专利号	申请日	标题	申请人	法律状态
1	US6387556	1999-5-28	Fuel cell power systems and methods of controlling a fuel cell power system	Plug Power Inc.	有效
2	US8389180	2006-9-11	Electrolytic/fuel cell bundles and systems including a current collector in communication with an electrode thereof	Battelle Energy Alliance, Llc	有效
3	US7674540	2003-10-6	Fuel cartridges for fuel cells and methods for making same	Intelligent Energy Limited	有效
4	US7824455	2003-7-10	High activity water gas shift catalysts based on platinum group metals and cerium-containing oxides	Gm Global Technology Operations Llc	有效
5	US7875089	2004-3-22	Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same	Intelligent Energy, Inc.	有效
6	US6793899	2001-9-21	Plasmatron-catalyst system	Masschusetts Institute Of Technology	有效
7	US7939218	2006-11-20	Nanowire structures comprising carbon	Oned Material Llc	有效
8	US7638228	2003-7-11	Enzyme immobilization for use in biofuel cells and sensors	Saint Louis University	有效
9	US8834700	2007-3-2	Method and apparatus for electro-chemical reaction	Encite Llc	有效
10	US9088178	2007-12-4	Distributed power harvesting systems using dc power sources	Solaredge Technologies Ltd	有效
11	US7329778	2001-4-11	Process and catalyst for dehydrogenating primary alcohols to make carboxylic acid salts	Monsanto Technology Llc	有效
12	US7532960	2003-3-3	Hybrid energy off highway vehicle electric power management system and method	General Electric Company	有效
13	US7433655	2001-3-23	Battery-operated wireless-communication apparatus and method	Integrated Power Solutions Inc.	有效
14	US8518594	2007-3-2	Power cell and power chip architecture	Encite, Llc	有效
15	US8268446	2004-9-23	Photocurable perfluoropolyethers for use as novel materials in microfluidic devices	California Institute Of Technology	有效
16	US7553584	2001-10-22	Reticulated and controlled porosity battery structures	Massachusetts Institute Of Technology	有效
17	US7169489	2002-12-4	Hydrogen storage, distribution, and recovery system	Limnia, Inc.	有效
18	US7691527	2003-4-22	Method and apparatus for generating hydrogen	Petillo Phillip J; Petillo Stephen C	有效
19	US7182132	2003-10-15	Linearly scalable geothermic fuel cells	Iep Technology, Inc.	有效
20	US7390587	2004-12-3	Fuel cell system with load management	Dcns Sa	有效
21	US7087331	2001-10-26	Energy efficient gas separation for fuel cells	Air Products And Chemicals Inc.	有效
22	US7153601	2002-10-29	Fuel cell with embedded current collector	Intelligent Energy Limited	有效
23	US7425379	2004-6-25	Passive electrode blanketing in a fuel cell	Hydrogenics Corporation	有效
24	US6376113	1998-11-12	Integrated fuel cell system	Dcns Sa	有效
25	US8652706	2006-11-29	Polymer electrolyte membrane for fuel cell and fuel cell system including the same	Samsung Sdi Co., Ltd.	有效
26	US7862938	2007-4-10	Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation	Fuelcell Energy, Inc.	有效
27	US7981561	2005-6-28	Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells	Ati Properties, Inc.	有效
28	US7407721	2003-4-15	Direct oxidation fuel cell operating with direct feed of concentrated fuel under passive water management	Mti Microfuel Cells Inc.	有效
29	US7690458	2004-5-14	Control apparatus and control method for vehicle-mounted fuel cell power generation system	Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha	有效
30	US6981877	2002-2-19	Simplified direct oxidation fuel cell system	Mti Microfuel Cells Inc.	有效