2022年初，世界知识产权组织（WIPO）发布了《交通运输领域氢燃料电池》报告。报告从宏观和微观、国家和国际的角度详细分析了氢燃料电池交通运输领域专利的分布和趋势。
燃料电池，尤其是氢燃料电池，近年来作为清洁能源之一，持续受到越来越多的关注，并且有希望成为减少交通领域温室气体排放的可行方案。燃料电池可以直接或间接地将储存在气罐中的氢气转化为电力，从而为交通工具提供动力。燃料电池运行期间，理论上来说，除了产生水和热量，不会产生任何温室气体。
公路交通运输领域需要深度脱碳。从监管的角度来看，这是必须的，而且只有真正可持续的运输和汽车行业，才能够长期保持其重要性和繁荣。
然而，转向零排放的未来为汽车行业带来了至关重要的挑战。化石燃料已使用数百年，仍然是市场上的主流能源供应方法，对于整个汽车行业转移到低碳甚至零碳排放来说，这并不是一件容易的事。在目前的主流替代方案中，电池电动汽车（BEV）和由氢提供动力的FCEV是市场上最突出和最有前途的。
氢是一种轻巧、储存能力强、能量密度高的物质，其用作燃料不会产生污染物或温室气体。因此，氢被认为是未来能够替代化石燃料的有力竞争者。迄今为止，虽然氢燃料电池车在世界乘用车保有量的占比不到1%，但是由于东亚，美国和欧盟等热点地区的快速发展，世界燃料电池汽车市场已经处于爆发前期，每年都能够保持快速增长。报告中显示到2021年6月底，全球有超过4万辆燃料电池汽车行驶在公路中，其中绝大部分为乘用车。
Figure 1 为1950年至2020年间燃料电池领域专利提交的趋势。该数据不限于运输部门的燃料电池。从图中我们可以看到，燃料电池领域专利提交从1950年到1980年左右保持低增长，1980年至1990年代末进入高增长时期。在2000年至2005年之间专利提交量急剧上升，随后在2010年左右放慢速度，最后在2016年左右发生了进一步的急剧上升。图1表明自2000年以来发生了重要的燃料电池创新。预计，在全球实现净零排放目标前，与燃料电池有关的专利申请数量将继续增加。
Figure 1 - Fuel cell patent filings by year of filing (1950-2020) [source: Figure 5 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
在本报告中，世界知识产权组织（WIPO）将整个领域的专利分为六个类别，以更好地显示专利申请趋势的走向，分别是：公路车辆，包括对卡车，商业或货物公路车辆的特定分析；轨道车辆；运输和水上运输；飞机和其他空中车辆，例如垂直起飞和降落（VTOL）或无人机（无人驾驶汽车，无人机）；还有各种各样的特殊车辆，其中可能包括各种典型的商用车，包括叉车，机场拖车，拖拉机和挖泥船以及各种建筑车辆；最后一类是不属于上述任一类别的车辆。Figure 2 中显示出每个类别随时间的发展。很明显，道路车辆是目前最主流的应用类别，然后是运输和铁路应用类别。
Figure 2 - Fuel cell patent filings by transport subsector [source: Figure 21 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
Figure 3 是在不同交通领域跨不同燃料电池类型相关的专利申请的分布。其数据包括所有有效和已经失效的燃料电池相关的专利，按上述六个类别，我们可以清楚地看到质子交换膜燃料电池（绿色）在各个时间的优势地位。固体氧化物燃料电池（浅灰色）通常位于第二位，或者是重整器/直接甲醇燃料电池DMFCs/直接氨燃料电池DAFC（浅蓝色靠近图的末端）。
Figure 3 - Distribution of patent filings related to various fuel cell types across different areas of transportation [source: Figure 13 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
在所有交通应用中，可以发现质子交换膜燃料电池（PEMFC）是最常用的燃料电池类型，在每个应用领域中的份额几乎都超过50％。在运输，卡车，铁路和轨道类别中，固体氧化物燃料电池（SOFC）的份额较高，总计接近20％。重整或裂解反应器占据最高份额的领域是特殊车辆（21％），其次是运输（20％）和铁路（20％）。这表明在这些通常更工业化的领域中，对于像甲醇或氨这样的替代燃料接受度更高，两种溶剂在工业环境（例如港口）中都很普遍。运输和轨道也与传统固定装置的领域相当，其装置通常更大，需要更高的可靠性和更长的耐用性。
中国最近与燃料电池相关的专利趋势：
Figure 4 所示是不同国家的申请趋势，世界上在燃料电池领域专利申请数量最多的国家，前五名分别为中国，德国，日本，韩国以及美国。报告中的数据主要按照以上五个国家进行细分。图4表明，自2010年左右以来，中国的专利申请数量促进了整体数量的显著增长，逐渐超过日本，成为目前总体专利申请增长最大的贡献者。
Figure 4 - Number of patent filings by the five key inventor locations. [source: Figure 6 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
虽然日本累计燃料电池相关专利申请数量最多，但是近年来中国的专利申请数量得到了大幅度地增长，尤其是在与道路相关的应用领域，申请数量呈爆发式增长。该数据再次表明，位于中国，日本，德国，韩国和美国的五个关键区域的发明者在全球范围内为燃料电池的开发做出了重大贡献。
Figure 5-8 是根据世界知识产权组织的统计数据，在不同的子交通运输领域中申请专利最多的20家单位的相关数据。数据分析显示，前20名申请单位主要由汽车制造商主导，主要是丰田，现代汽车，本田，通用汽车，大众集团等。丰田几乎占据每个细分领域的主导地位，同时拥有近两倍于第二名的活跃专利申请数量。近年来，前20家申请单位中的绝大多数在燃料电池专利的数量上具有上升的趋势。
Figure 5 - Top 20 applicants for fuel cell patent filings in transport [source: Table 2 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
Figure 6 - Top 20 applicants for fuel cell patent filings in road-related transport applications [source: Table 4 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
Figure 7 - Top 20 applicants for fuel cell patent filings in shipping transport applications [source: Table 5 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
Figure 8 - Top 20 applicants for fuel cell patent filings in rail and track vehicle subsector [source: Table 7 of WIPO report "Hydrogen fuel cells in transportation"]
氢能在一些交通领域的应用，代表了未来替代化石能源的可行性。在世界知识产权组织的报告中所提到的燃料电池相关专利申请趋势清楚地表明，几乎所有与燃料电池相关的公司在战略决策的选择上都契合了整体的行业发展趋势，我们正处于一项先进技术的爆发增长前期。
一项发明从专利申请到最终进入市场需要两到五年时间不等，所以专利申请的趋势可以被认为是未来技术方向的指南针。从报告中所呈现的近两年爆发式增长的专利申请趋势来看，我们很可能在不久的将来见证整个燃料电池行业的迅猛发展。但是，世界知识产权组织分析认为，考虑到燃料电池技术的发展已经具备高度的成熟度并且处于技术的发展后期阶段，基础设施，政治决策和全球不确定性等因素使我们很难预测真正的迅猛发展会在何时到来。即便这样，报告中对于氢燃料电池的发展非常乐观，整个交通运输行业是世界上最大的碳排放领域之一，氢能或许是助其脱碳的唯一选择。
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/
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协会致力于促进氢能和燃料电池领域的全球交流合作，打造覆盖全产业链的国际交流与合作平台，优化国际技术标准和规则，促进信息共享和开放科学，推动全球氢能和燃料电池的技术进步和商业化推广。
协会首批会员包括中国汽车工程学会、佛吉亚集团、中石化集团、上汽集团、丰田汽车、现代汽车、英美资源、本田汽车、国家能源集团、清华大学、彼欧集团等国内外知名企业和机构。
原文始发于微信公众号（IHFCA）：氢燃料电池在交通领域的专利申请趋势
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