助力常州氢能产业发展：制氢技术专利全景分析

  应对全球气候变化必须推进低碳发展，推进低碳发展的重点是实现能源结构转型，而氢能正好是零污染的清洁能源。加快发展氢能产业，将有利于促进关键核心技术开发，推动能源低碳转型，促进经济社会全面绿色转型发展，为实现我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”目标作出突出贡献。

  本报告旨在通过对全球及我国制氢技术领域关键部件的专利数据采集与分析，主要分析双极板、膜电极（多孔层、催化剂以及质子交换膜）领域专利技术发展趋势，理清基于专利分析的企业相关技术在全球所处的地位，技术特点以及产业分布特点。以全球视野明晰产业竞争格局、确定产业发展定位，为企业开展制氢技术的技术开发和专利布局提供新思路。

1.政策背景

  我国各地方政府长期以来对水电解产业技术研发给予了高度重视和大力支持，近年来开始规划氢能与水电解产业发展，国家层面和地方层面政策支持层层递进，不断推进技术研发与产业化。

表1.1 水电解产业技术创新与研发政策

2.制氢技术专利分析

2.1 专利申请趋势分析

 

图2.1 制氢技术全球及中国专利申请趋势分析

  图2.1 绘制氢技术相关专利申请数量的年度变化趋势，制氢技术起源于20世纪70年代，第一次石油危机引发了各国对氢能产业的关注，以电解水制氢为代表的制氢研究成果开始涌现，但是该时期的专利申请量仅为个位数。随着环保要求日趋严格，促进了电解水制氢技术的发展，到了90年代，该领域的全球专利申请突破各位数。此后该领域的申请开始缓慢增长，并在2012年迎来第一个高峰，这主要是由于扬州中电制氢设备有限公司和苏州赛斯德工程设备有限公司等多个中国申请人在2012年申请了多项专利。2015年开始全球大规模可再生能源制氢技术不断被应用，进一步促进专利快速增长，近年来全球制氢技术的相关专利年申请量持续保持在120项左右。

2.2 专利目标市场国分析

 

图2.2 制氢技术目标市场国家分布及主要市场专利申请年度变化趋势

  从专利市场布局情况分析电解水技术的全球发展态势，见图2.2。从目前的专利申请情况分析，电解水制氢领域的专利目标市场中，中国、日本、美国三个国家排名靠前。中国在2009年之后电解水制氢技术成果迅速增长，目前数量远超其他国家。这一方面体现了我国政府加大了对氢能、制氢技术的支持力度，另一方面也说明近几年国内电解 水制氢领域的研发热情高涨，自主研发能力不断增强，已进入研发成果迅速累积、研发基础日渐深厚的阶段。

2.3 专利申请人分析

图2.3 制氢技术全球/国内专利申请人排名

  全球方面（包括中国专利申请），日本旭硝子和中科院大连化物所的专利申请排名首位。日本旭硝子申请的专利主要涉及质子交换膜，并以膜材料技术申请了膜电极专利。旭硝子运用在含氟离子交换膜方面的技术，占据氯碱行业膜材料很高的市场份额。国内方面，从申请主体来看，专利申请主要集中在国外申请人和国内科研院校申请人手中，其中国外申请人两位，分别是旭硝子和旭化成；国内申请人占据八位，仅国家电网一位企业申请人，其余均为国内科研院校。表明国内制氢技术仍然集中在高校和科研院校手中，国内申请人比较分散，企业尚未成为研究主体。

2.4 中科院大连化物所分析

  中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“中科院大连化物所”）是一个基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合，以任务带学科为主特色的综合性研究所。中科院大连化物所研究所建有燃料电池、储能、氢能与先进材料、生物能源、太阳能、能源研究技术平台等11个研究部，还与国外著名大学、公司和研究机构联合设立了中法可持续能源联合实验室、中韩然料电池联合实验室等十几个国际合作研究机构，拥有雄厚的水电解制氢技术的场所与能力。

  中科院大连化物所的专利布局涉及双极板、膜电极及其零部件、电解槽以及电解制氢系统。中科院大连化物所在双极板技术研究的内容主要涉及金属双极板及双极板结构；在膜电极的研究主要涉及及膜材料、催化剂、多孔层和膜电极结构/制备工艺。

 

图2.4 中科院大连化物所专利技术构成分布

3.结论及建议

  （1）制氢技术受到全世界的关注，中国将氢能的发展提高到战略地位，中国地域内氢能相关技术专利在近年来呈爆发式增长，未来一段时间专利数量将继续高速增长。

  （2）国内科研院校主要研发团队及优势技术，这些申请人目前已经产出了一定科研成果。因此企业可以与高校及科研院所进行合作开发，共同推进制氢技术的产业化。

  （3）中科院大连化物所作为全球制氢技术的主要申请人，专利部件覆盖覆盖双极板、膜电极及其零部件以及电解槽全技术链，因此国内制氢企业可以借鉴中科院大连化物所布局策略，围绕全产业链进行针对性的专利布局。