2022年初，世界知識產權組織(WIPO)發布了《交通運輸領域氫燃料電池》報告。報告從宏觀和微觀、國家和國際的角度詳細分析了氫燃料電池交通運輸領域專利的分布和趨勢。

燃料電池，尤其是氫燃料電池，近年來作為清潔能源之一，持續受到越來越多的關注，并且有希望成為減少交通領域溫室氣體排放的可行方案。燃料電池可以直接或間接地將儲存在氣罐中的氫氣轉化為電力，從而為交通工具提供動力。燃料電池運行期間，理論上來說，除了產生水和熱量，不會產生任何溫室氣體。

公路交通運輸領域需要深度脫碳。從監管的角度來看，這是必須的，而且只有真正可持續的運輸和汽車行業，才能夠長期保持其重要性和繁榮。

然而，轉向零排放的未來為汽車行業帶來了至關重要的挑戰。化石燃料已使用數百年，仍然是市場上的主流能源供應方法，對于整個汽車行業轉移到低碳甚至零碳排放來說，這并不是一件容易的事。在目前的主流替代方案中，電池電動汽車(BEV)和由氫提供動力的FCEV是市場上最突出和最有前途的。

氫是一種輕巧、儲存能力強、能量密度高的物質，其用作燃料不會產生污染物或溫室氣體。因此，氫被認為是未來能夠替代化石燃料的有力競爭者。迄今為止，雖然氫燃料電池車在世界乘用車保有量的占比不到1%，但是由于東亞，美國和歐盟等熱點地區的快速發展，世界燃料電池汽車市場已經處于爆發前期，每年都能夠保持快速增長。報告中顯示到2021年6月底，全球有超過4萬輛燃料電池汽車行駛在公路中，其中絕大部分為乘用車。

圖1 1950年至2020年間燃料電池領域專利提交趨勢

該數據不限于運輸部門的燃料電池。從圖中我們可以看到，燃料電池領域專利提交從1950年到1980年左右保持低增長，1980年至1990年代末進入高增長時期。在2000年至2005年之間專利提交量急劇上升，隨后在2010年左右放慢速度，最后在2016年左右發生了進一步的急劇上升。圖1表明自2000年以來發生了重要的燃料電池創新。預計，在全球實現凈零排放目標前，與燃料電池有關的專利申請數量將繼續增加。

在報告中，世界知識產權組織(WIPO)將整個領域的專利分為六個類別，以更好地顯示專利申請趨勢的走向，分別是：公路車輛，包括對卡車，商業或貨物公路車輛的特定分析；軌道車輛；運輸和水上運輸；飛機和其他空中車輛，例如垂直起飛和降落(VTOL)或無人機（無人駕駛汽車，無人機）；還有各種各樣的特殊車輛，其中可能包括各種典型的商用車，包括叉車，機場拖車，拖拉機和挖泥船以及各種建筑車輛；最后一類是不屬于上述任一類別的車輛。圖2中顯示出每個類別隨時間的發展。很明顯，道路車輛是目前最主流的應用類別，然后是運輸和鐵路應用類別。

圖2 不同運輸部門的燃料電池專利申請數量

圖3 不同交通領域跨不同燃料電池類型相關的專利申請的分布

其數據包括所有有效和已經失效的燃料電池相關的專利，按上述六個類別，我們可以清楚地看到質子交換膜燃料電池（綠色）在各個時間的優勢地位。固體氧化物燃料電池（淺灰色）通常位于第二位，或者是重整器/直接甲醇燃料電池DMFCs/直接氨燃料電池DAFC（淺藍色靠近圖的末端）。

在所有交通應用中，可以發現質子交換膜燃料電池(PEMFC)是最常用的燃料電池類型，在每個應用領域中的份額幾乎都超過50％。在運輸，卡車，鐵路和軌道類別中，固體氧化物燃料電池(SOFC)的份額較高，總計接近20％。重整或裂解反應器占據最高份額的領域是特殊車輛（21％），其次是運輸（20％）和鐵路（20％）。這表明在這些通常更工業化的領域中，對于像甲醇或氨這樣的替代燃料接受度更高，兩種溶劑在工業環境（例如港口）中都很普遍。運輸和軌道也與傳統固定裝置的領域相當，其裝置通常更大，需要更高的可靠性和更長的耐用性。

中國最近與燃料電池相關的專利趨勢：

圖4 不同國家燃料電池專利申請數量

圖四所示是不同國家的申請趨勢，世界上在燃料電池領域專利申請數量最多的國家，前五名分別為中國，德國，日本，韓國以及美國。報告中的數據主要按照以上五個國家進行細分。圖4表明，自2010年左右以來，中國的專利申請數量促進了整體數量的顯著增長，逐漸超過日本，成為目前總體專利申請增長最大的貢獻者。

雖然日本累計燃料電池相關專利申請數量最多，但是近年來中國的專利申請數量得到了大幅度地增長，尤其是在與道路相關的應用領域，申請數量呈爆發式增長。該數據再次表明，位于中國，日本，德國，韓國和美國的五個關鍵區域的發明者在全球范圍內為燃料電池的開發做出了重大貢獻。

圖5-8是根據世界知識產權組織的統計數據，在不同的子交通運輸領域中申請專利最多的20家單位的相關數據。數據分析顯示，前20名申請單位主要由汽車制造商主導，主要是豐田，現代汽車，本田，通用汽車，大眾集團等。豐田幾乎占據每個細分領域的主導地位，同時擁有近兩倍于第二名的活躍專利申請數量。近年來，前20家申請單位中的絕大多數在燃料電池專利的數量上具有上升的趨勢。

圖5 交通運輸部門燃料電池專利申請top20

圖6 道路交通部門燃料電池專利申請top20

圖7 水上運輸部門燃料電池專利申請top20

圖8 軌道車輛部門燃料電池專利申請top20

氫能在一些交通領域的應用，代表了未來替代化石能源的可行性。在世界知識產權組織的報告中所提到的燃料電池相關專利申請趨勢清楚地表明，幾乎所有與燃料電池相關的公司在戰略決策的選擇上都契合了整體的行業發展趨勢，我們正處于一項先進技術的爆發增長前期。

一項發明從專利申請到最終進入市場需要兩到五年時間不等，所以專利申請的趨勢可以被認為是未來技術方向的指南針。從報告中所呈現的近兩年爆發式增長的專利申請趨勢來看，我們很可能在不久的將來見證整個燃料電池行業的迅猛發展。但是，世界知識產權組織分析認為，考慮到燃料電池技術的發展已經具備高度的成熟度并且處于技術的發展后期階段，基礎設施，政治決策和全球不確定性等因素使我們很難預測真正的迅猛發展會在何時到來。即便這樣，報告中對于氫燃料電池的發展非常樂觀，整個交通運輸行業是世界上最大的碳排放領域之一，氫能或許是助其脫碳的唯一選擇。

Citation

World Intellectual Property Organization (WIPO). (2022). Patent landscape report: Hydrogen fuel cells in transportation.

World Intellectual Property Organization (WIPO). (2022). Patent Data Lexis Nexis PatentSight up to March 2022.

Clark, M. (2022, September 6). A review of patenting trends of hydrogen fuel cells in the transport sector. The International Intellectual Property Experts. Retrieved September 16, 2022, from https://www.marks-clerk.com/insights/articles/a-review-of-patenting-trends-of-hydrogen-fuel-cells-in-the-transport-sector/