關(guān)鍵詞：儲氫；專利分析；中國專利；氫能利用 

氫氣能量密度高，其燃燒熱值約為 125 MJ/kg， 是酒精、焦炭與汽油的數(shù)倍[1]。氫氣也可大量儲存， 成為一種儲備資源。氫能具有不污染環(huán)境、可存 儲、可循環(huán)利用等優(yōu)點，使得氫能成為未來的理想 能源。氫能的開發(fā)與利用是一個整體的系統(tǒng)工程， 主要包括四大關(guān)鍵技術(shù)：生產(chǎn)、應(yīng)用、儲存及運 輸。氫能利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于制氫與儲氫，制氫技 術(shù)目前已經(jīng)相對成熟，如電解水制氫技術(shù)、高溫?zé)?解制氫、原油副產(chǎn)品制氫等，隨著世界各國對開發(fā) 利用氫能源的重視，儲氫技術(shù)必將成為氫能利用產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。 

儲氫技術(shù)要求大容量、低成本、安全系數(shù)高以 及取用方便，目前主要有低溫液態(tài)儲氫、高壓氣態(tài) 儲氫、固體材料儲氫及有機液體儲氫等[2]，其中固態(tài) 儲氫是一種新型高效的間接儲氫方式，近年來得到廣泛關(guān)注。 

Incopat 中選擇申請、授權(quán)與實用新型 3 種類型 專利數(shù)據(jù)，去掉外觀、其他兩種數(shù)據(jù)類型。檢索結(jié) 果集代表在中國相關(guān)專利布局情況，即專利公開國 在 中 國 的 情 況 。檢 索 式 為 ：( ( TI ＝ ( 儲 氫 OR hydrogen storage OR hydrogen storing)) OR (TIAB＝

(儲氫 OR hydrogen storage) AND PNC＝ (''CN''))。截 至 2022 年 5 月 31 日，根據(jù)上述檢索式檢出相關(guān)專 利 8 705 件，利用 Incopat 專利數(shù)據(jù)平臺對專利的申 請文本申請?zhí)栠M行了合并，得到 6 717 件專利數(shù) 據(jù)。根據(jù)申請體量的增長速率與行業(yè)政策變化，選 擇 2003—2021 年數(shù)據(jù)作為分析數(shù)據(jù)集。

 2.1 技術(shù)發(fā)展趨勢 （申請趨勢） 分析 

國內(nèi)較早的儲氫相關(guān)專利為 1987 年夏普公司 申請的固體電解質(zhì)電池組專利，此后專利數(shù)量逐年 遞增。但在 2000 年以前我國儲氫專利申請數(shù)量相 對較少，本文選擇 2003 年以后數(shù)據(jù)分析申請趨勢， 見圖 1。2004 年儲氫相關(guān)專利首次突破 100 件，同 年，國內(nèi)大量企業(yè)在 2004 年以后申請了大量專利， 此時年申請量的激增與政策激勵關(guān)系較大。2004 年 也是我國專門成立了國家保護知識產(chǎn)權(quán)工作組的第 一年[3]，2004—2014 年間，我國儲氫專利出現(xiàn)平穩(wěn)增 長局面。

2015 年后，受國家相繼出臺的政策影響，相關(guān) 專利申請人與申請數(shù)量爆發(fā)式增長。《節(jié)能與新能 源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 （2012—2020 年）》 《“十三 五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》 《能源技術(shù)革命創(chuàng) 新行動計劃 （2016—2030 年）》 等對清潔能源利用 起到重大助推作用，2020 年，“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的 提出將進一步推動氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，儲氫作為重要 中間環(huán)節(jié)，相關(guān)技術(shù)也呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢。 

2.2 專利來源國分布

自 20 世紀(jì)以來，國外申請儲氫專利占所有申 請人比例為 11.7%，其中日本申請總量 422 件，美 國為 146 件，韓國為 48 件，德國為 44 件。2003 年 至今，儲氫技術(shù)領(lǐng)域在中國的布局情況見表 1。    

由表 1 可見，在儲氫領(lǐng)域，中國本土申請人的 專利總量占絕對優(yōu)勢，尤其是近年來布局密集。按 申請人統(tǒng)計，國內(nèi)申請數(shù)量排名靠前的機構(gòu)有中科 院、浙江大學(xué)、北京有色金屬研究總院、中國鋼 研、武漢格羅夫氫能汽車有限公司等。日本自 1985年、美國自 1986 年以來便開始在國內(nèi)布局儲氫領(lǐng) 域技術(shù)，并連續(xù)多年申請相關(guān)專利。日本在中國相 關(guān)專利布局整體上穩(wěn)定且持續(xù)，并在 2005—2006年、2011—2013 年間呈現(xiàn)申請數(shù)量激增情況。日本 主要申請機構(gòu)為松下集團、豐田公司、宇部興產(chǎn)株 式會社、湯淺公司、索尼公司等，美國主要申請機 構(gòu)有通用汽車、巴斯夫司、通用電氣等。其他海外 申請國還包括法國、英國、加拿大、瑞士等國家。

2.3 申請人專利布局與類型分析

2.3.1 申請人排名及專利布局分析

調(diào)查國內(nèi)儲氫方面專利申請排在前 20 的機構(gòu)， 將儲氫相關(guān)專利技術(shù)分為電源系統(tǒng)/能源綜合系統(tǒng) （含組件相關(guān)技術(shù)）、燃料電池/蓄電池、儲氫材料/合金、儲氫容器、助力自行車五類，通過技術(shù)聚類 與人工數(shù)據(jù)校驗，分析國內(nèi)重要申請機構(gòu)專利數(shù)量 分布，見表 2。

國內(nèi)儲氫專利集中在儲氫材料/合金、燃料電 池/蓄電池、儲氫容器、綜合能源系統(tǒng)利用等技術(shù)領(lǐng) 域。國內(nèi)重要相關(guān)專利申請機構(gòu)與重點布局有：浙 江大學(xué)在儲氫材料及其制備方法、高壓儲氫容器相 關(guān)技術(shù)領(lǐng)域；北京有色金屬研究總院相關(guān)專利，主 要包括儲氫材料/合金、儲氫裝置 （儲氫罐）、儲氫 控制系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域；西安交通大學(xué)在電力能源系 統(tǒng)、分布式供能系統(tǒng)、太陽能氫電聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)等 技術(shù)領(lǐng)域。 

其他申請專利數(shù)量較多的機構(gòu)為日本的三洋電 機株式會社、松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社，儲氫專利主 要為蓄電池相關(guān)技術(shù)，如蓄電池用貯氫合金、鎳氫 蓄電池、燃料電池儲氫等，較少在國內(nèi)布局儲氫容 器、儲氫相關(guān)技術(shù)。

2.3.2 申請人類型分布

我國儲氫領(lǐng)域?qū)＠暾埲祟愋鸵妶D 2，其中企 業(yè)申請最為活躍，占主導(dǎo)地位；其次是高校和科研 單位，申請量約占總量的 1/3，高校和科研單位的 專利申請部分與企業(yè)合作，受到市場廣泛關(guān)注。儲氫領(lǐng)域是對專利依賴度非常高的產(chǎn)業(yè)，專利占有量 直接反映了相關(guān)市場情況。從申請人類型分布上 看，企業(yè)申請量遠(yuǎn)高于科研院校，儲氫專利與市場 結(jié)合緊密，產(chǎn)業(yè)態(tài)勢較好。 

2.4 專利技術(shù)構(gòu)成功效分析

為進一步探索儲氫主要技術(shù)分布與技術(shù)演變情 況，判斷相關(guān)應(yīng)用的技術(shù)研發(fā)路線，分析國內(nèi)儲氫 專利的技術(shù)構(gòu)成功效。儲氫專利技術(shù)功效主要集中 在降低復(fù)雜性、降低成本、提高安全性與穩(wěn)定性方 面，見表 3、表 4。 

1） 降低儲氫復(fù)雜性。相關(guān)技術(shù)專利聚焦于固 態(tài)儲氫、大容量氫能存儲裝置、燃料電池儲氫、供 氫系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)。由于固態(tài)儲氫技術(shù)應(yīng)用已相對 成熟，并具有較低的成本優(yōu)勢，當(dāng)前技術(shù)更關(guān)注使 用的新材料和新工藝的利用效率提升，如儲氫材料 的更新迭代、固態(tài)儲氫裝置升級、固態(tài)儲氫利用性 能提升、綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化等。 

2） 降低儲氫成本。主要集中在儲氫容器的性 能改進、材料制備、生產(chǎn)工藝提升技術(shù)，電池電源 系統(tǒng)改進技術(shù)，液態(tài)儲氫利用改進技術(shù)，制氫-儲 氫-運輸系統(tǒng)技術(shù)等。 

3） 提高儲氫安全性與穩(wěn)定性。主要聚焦于高 壓氣態(tài)儲氫、液氫存儲技術(shù)，燃料電池氫能利用 （太陽能發(fā)電、助力自行車），加氫/供氫系統(tǒng)相關(guān)技 術(shù)等。

 2.5 法律狀態(tài)分析

專利法律狀態(tài)信息在專利全生命周期過程中是 動態(tài)變化的，且類型多樣，一般可分為“有效”和“失效”兩類。利用專利存活率指標(biāo)，即專利存活 量/專利申請量數(shù)值可衡量專利的整體質(zhì)量情況[4]。根據(jù) Incopat 數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，我國儲氫專利總體法律 狀態(tài)見圖 3。截至 2022 年 5 月，我國儲氫有效專利2 726 件，失效專利 2 332 件，審中專利 1 659 件， 計算總存活率超過 0.4。專利數(shù)量眾多，有效專利 占比較大，符合近年來申請量的快速增長趨勢，一 定程度上反映了專利總體質(zhì)量較高。 

2.6 行業(yè)前景分析

專利技術(shù)的生命周期通常分為萌芽期、成長 期、成熟期和衰落期，通過申請人數(shù)量與專利申請 量之間的關(guān)系分析判定[5]，見圖 4。2003—2014 年間， 國內(nèi)儲氫專利經(jīng)歷了完整生命周期后，2015 年后國 內(nèi)儲氫技術(shù)進入新的快速發(fā)展期。2015 年后，部分 儲氫技術(shù)已達(dá)到成熟，但市場對于新技術(shù)、新應(yīng)用 有較大需求。由于儲氫技術(shù)在氫能利用環(huán)節(jié)中占據(jù) 重要地位，上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也帶動儲氫技術(shù) 的投資與發(fā)展，市場仍保持著相關(guān)技術(shù)投資、研發(fā) 的熱度。

1） 目前，國內(nèi)儲氫專利技術(shù)持有人大部分為本土申請人。部分研究機構(gòu)對儲氫領(lǐng)域十分關(guān)注并 大量研究，包括浙江大學(xué)、燕山大學(xué)、華南理工大 學(xué)、西安交通大學(xué)、北京有色金屬研究總院、中國 科學(xué)院金屬研究所等科研院所等。各類型企業(yè)申請 專利活躍，專利分布總體零散，暫無儲氫領(lǐng)域技術(shù) 絕對優(yōu)勢企業(yè)。 

2） 國外主要競爭者來自日本、美國、韓國、德國，重點在氫燃料電池 （電化學(xué)儲氫） 領(lǐng)域布 局，并涉及高壓液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫等領(lǐng)域。技術(shù) 領(lǐng)先的國家在儲氫領(lǐng)域?qū)χ袊袌鲋匾暡蛔悖绕?是其大型能源企業(yè)在中國儲氫方面布局較少，發(fā)電/綜合能源系統(tǒng)、動力自行車氫能利用等方面的專利 極少。 

3） 國內(nèi)儲氫專利覆蓋儲氫各門類相關(guān)技術(shù)， 過度集中于燃料電池系統(tǒng)改進、儲氫容器、儲氫合 金等領(lǐng)域，對各類新材料應(yīng)用于儲氫裝置的嘗試層 出不窮，如鎂基、鈦鐵基、鈦錳系儲氫合金等的改 進，燃料電池用高容量貯氫合金的優(yōu)化等。且近年 來在氫能發(fā)電系統(tǒng)、分布式電源系統(tǒng)、車載儲氫系 統(tǒng)等方面申請逐漸增多。 

4） 在國家相關(guān)政策的支持與引導(dǎo)下，近年來 國內(nèi)儲氫技術(shù)發(fā)展十分活躍，當(dāng)前處于快速發(fā)展 期。氫能制備、儲運、利用各個環(huán)節(jié)相互影響、相 互推動，儲氫技術(shù)應(yīng)用技術(shù)、場景涌現(xiàn)，成本也在 不斷降低，具有良好的發(fā)展前景。