在中國公開的燃料電池核心專利技術 - 思柏科技股份有限公司

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在中國公開的燃料電池核心專利技術 2009-06-14 知識產權報 作者:魏衍亮 燃料電池汽車可以實現零污染排放，驅動系統幾乎無噪音，且氫能取之不盡、用之不竭，燃料電池汽車成為近年來汽車企業關注的焦點。為了獲得競爭優勢，各國紛紛出臺政策，加速推進燃料電池關鍵技術的研發。 由於燃料電池汽車，尤其氫燃料電池汽車可以實現零污染排放，驅動系統幾乎無噪音，且氫能取之不盡、用之不竭，燃料電池汽車成為近年來汽車企業關注的焦點。為了獲得競爭優勢，各國紛紛出臺政策，加速推進燃料電池關鍵技術的研發。 例如，2008年5月20日，歐洲議會通過《氫能源和燃料電池聯合技術發展計劃》，提供10億歐元科研經費，用於加速推進燃料電池技術的研究。英國、德國、法國等也在近期加大了對氫燃料電池的研發資助力度。在美國，能源部制定了“氫計劃”，要求在未來5年內投入30多億美元開發氫燃料技術，逐步讓燃料電池汽車約佔25%的市場份額。 在中國，燃料電池汽車是“十五”期間全國12個重大研究專項之一。其中，質子膜關鍵技術被列為山東省第一號科技攻關項目，取得了重大突破。遼寧新源動力股份有限公司承接國家“863”重大科研項目，研製了200KW、110KW、60KW、30KW、10KW、5KW燃料電池系統、燃料電池電站、攜帶型電源等。在“十一五”期間，中國將繼續加大對燃料電池汽車的研發投入，推動核心技術產業化。 全球燃料電池產品競爭 目前，部分以氫能為主的燃料電池汽車已經開始銷售。2008年6月17日，全球第一款大規模生產的氫燃料電池汽車開始從日本本田公司出廠銷售。2008年10月21日，美國通用汽車公司在北京“水立方”附近舉行了氫燃料電池汽車的中國首發儀式。從綜合性能、乘駕體驗看，這兩款汽車優於大部分汽油車。從環保效果看，其排放物僅僅是水，而且噪音極低。這些新能源汽車有著廣闊的市場前景。 印度也加入了燃料電池汽車產業的競爭。例如，印度塔塔汽車公司依靠購買全球最新技術，正在建立燃料電池汽車產業基地。它還收購了韓國大宇商用車項目以及美國福特的捷豹、路虎2個知名品牌，顯示了強悍的競爭力。其母公司塔塔集團是從印度本土崛起的跨國高科技企業，2007年全球銷售收入超過625億美元，並且61%以上來自國外，對新能源汽車項目的拉動能力很強。 從目前的發展態勢看，私營企業將對日本、美國、印度燃料電池汽車產業的崛起發揮重要作用。相比之下，中國最大的私營企業年產值不過100多億美元，而且沒有進入產品線極為複雜的重工業部門。即將到來的全球新能源產業革命、全球燃料電池汽車產業革命將引發數萬億美元龐大市場的競爭。為了贏得競爭優勢，中國相關部門也應著力培育像印度塔塔集團那樣的大型私營高科技工業企業，促進其在全球能源、汽車市場快速崛起。 全球燃料電池專利競爭 燃料電池可以用於汽車、機車、筆記本電腦、微型飛機、移動通訊基站等，使機電設備不再使用通過燃燒石油、煤炭獲得的熱能或者電能。這個新能源產業鏈的核心主要是燃料電池技術。在專利競爭方面，日本、美國、韓國處於第一梯隊，申請的燃料電池專利數量總體約佔全球的10%以上；中國、加拿大、德國等處於第二梯隊，申請的專利數量總體低於第一梯隊。麥特西集團發佈的數據顯示：2008年第二季度，日本、美國、韓國申請的燃料電池專利分別佔全球43%、14%、11%；中國、德國分別佔7%、5%，加拿大不到1%。2008年第三季度，數據有所變化，日本、美國、加拿大、丹麥申請的燃料電池專利分別佔全球47%、13%、9%、5%，韓國約佔3%，中國約佔0.3%。 從企業層面看，每季度公開燃料電池專利最多的十大企業基本上全部來自日、韓、北美地區，而且日本企業佔了一大半。例如，2008年第二季度，這十大企業中，6家來自日本，2家來自韓國，其餘來自美國；其中，豐田排名第一，三星緊隨其後。2008年第三季度，這十大企業中，9家來自日本，1家來自美國；其中，豐田排名第一，東芝排名第二。在北美地區，2008年第二季度公開的專利超過10件的本地企業有6家，按照數量多少依次為GM、UTC、Ballard、Ford、通用電氣、3M；第三季度公開專利超過10件的本地企業有3家，按照數量多少依次為GM、Corona、BloomEnergy。在歐洲，2008年第二季度公開專利超過10件的本地企業有4家，按照數量多少依次為戴姆勒、Eberspaecher、Enerday、Staxera；第三季度公開專利超過10件的本地企業有2家，按照數量多少依次為戴姆勒、Enerday。在亞洲，除了日本企業，韓國三星在燃料電池領域具有領先地位。例如，除了日本企業，2008年第三季度公開專利超過10件的企業有2家，分別是三星和SunrisePower，三星公開的專利數量佔到日本之外全部企業總公開量的60%多。 從技術分佈看，湯姆森路透科技集團的專利地圖顯示，2008年第二季度，全球燃料電池專利有3個密集高地，12個中度聚集區；第三季度變為1個“聚合物膜”密集高地，16個中度聚集區。 從專利的覆蓋廣度、應用深度看，形成完整產業鏈、具有系統化燃料電池技術開發、應用能力的國家主要有6個：日本、美國、韓國、德國、中國、法國。其中，日本的技術實力最強。 燃料電池專利部署 中國燃料電池行業的發展具有三大優勢：第一，龐大的市場。中國即將成為全球最大的汽車製造、消費國，汽車行業應用燃料電池技術的空間很大；中國大量手機基站、筆記本電腦、機電設備等今後也可應用燃料電池能源。第二，科研資源豐富。中國公開燃料電池專利的大學、科研院所數量遠遠超過日、韓、歐、美地區。中國本土燃料電池發明專利一半以上來自這些科研單位。這表明，中國燃料電池科研人才眾多。第三，原材料豐富。例如，在氫燃料電池的應用方面，僅寶鋼等上海公司的工業副產氫每年可滿足10萬輛燃料電池汽車使用，全國煉焦行業副產氫每年可供4000萬輛燃料電池汽車使用。 不過，儘管有上述優勢，中國燃料電池行業的發展仍較為落後，專利數量也較少，公開相關專利超過100件的企業僅1家；超過10件的也不超過20家。例如，國內著名燃料電池企業武漢理工新能源公司、江蘇華源氫能公司、北京金能燃料電池公司、北京飛馳綠能電源公司、上海攀業氫能源科技公司分別僅公開相關專利1件、3件、5件、9件、10件。上市公司如佛山塑膠集團股份有限公司、上海同濟科技實業股份有限公司分別公開相關專利僅14件、20件。香港上市的山東東嶽集團雖然突破了國外技術壁壘，在核心技術上取得了重大突破，但是公開的相關專利也很少。 在燃料電池領域，中國僅有少數企業公開的專利接近或者超過100件。例如，遼寧新源動力公司、上海燃料電池汽車動力系統公司、上海神力科技公司公開的相關專利分別為91件、97件、310件。 相比之下，日、韓、歐、美地區在華公開燃料電池專利超過100件的企業超過10家，超過400件的企業超過4家。大企業主導的國外來華專利申請已經在數量上遠遠超過中國科研單位主導的本土專利申請。 具體而言，在中國公開燃料電池核心專利的企業及其關鍵技術主要有： 日本奧林巴斯映像株式會社。該公司公開的專利申請不多，但是全部屬於核心技術。例如，200710182360.8號文獻涉及一種燃料電池系統和使用該燃料電池系統的終端用設備。200710182364.6號文獻涉及一種燃料電池的余量檢測方法及燃料電池的余量檢測裝置。200710136483.8號文獻涉及一種使用燃料電池的移動終端設備和該設備的燃料電池系統。 大日本印刷株式會社。該日本企業從印刷行業進入燃料電池技術領域，雖然行業跨度大，但也公開了一些核心專利技術。例如，02805667.1號文獻涉及一種高分子電解質型燃料電池及高分子電解質型燃料電池用隔板。03800678.2號文獻涉及一種平面型高分子電解質型燃料電池用隔板以及燃料電池。200480017949.7號文獻涉及一種固體氧化物型燃料電池。 本田技研工業株式會社。該公司在全球率先推出了氫燃料電池車，其專利部署已經延伸到大量具體的工藝設計。不過，在核心技術上，本田和其他日本企業一樣傾向於部署專利墻，或者把圍繞關鍵技術的其他改進或者替代技術路線部署專利。這使其專利數量大大增加。 豐田自動車株式會社。在日本、美國、歐洲、中國等主要市場上，該公司公開的燃料電池專利數量居世界首位。它在專利部署特點與本田類似。例如，200680045045.4、200680046289.4、200680045146.1、200680045208.9號文獻涉及一種燃料電池系統。200680047288.1號文獻涉及一種燃料電池系統、配備有燃料電池系統的移動體和用於燃料電池系統的異常判斷方法。 三星SDI株式會社。在方法、系統、產品各方面，該公司公開了大量上下游專利技術。例如，在方法方面，200710005232.6號文獻涉及一種包括帶有硫感測器的脫硫器的燃料處理器、包括它的燃料電池系統及其運行方法。在系統方面，200810007204.2號文獻涉及一種用於燃料電池的重整器和包含該重整器的燃料電池系統。200710110728.X號文獻涉及一種燃料電池用膜電極組件和包括該組件的燃料電池系統。在產品方面，200610153702.9號文獻涉及一種用於燃料電池的熱交換器。200610139994.0號文獻涉及一種具有內置於堆疊體中的熱交換器的燃料電池。 美國UTC燃料電池有限公司。該公司公開的專利技術分佈較為廣泛，但是在關鍵技術點上沒有像日韓企業那樣部署多個專利，形成專利墻。例如，電池技術方面，00817069.X號文獻涉及一種具有交指型液流通路和水輸送板的燃料電池。00817127.0號文獻涉及一種具有親水基體層的燃料電池。200480036393.6號文獻涉及一種燃料電池電壓控制技術。200380102187.6號文獻涉及一種減少燃料電池在啟動和關閉期間的陰極電位的技術。 此外，01812734.7號文獻涉及一種用於燃料電池設備的低於周圍壓力的冷卻劑回路。200480008713.7號文獻涉及一種固體氧化物燃料電池堆用柔順、容許應變的互連器。03823989.2號文獻涉及一種用於燃料電池的級聯式燃料進口歧管。03802157.9號文獻涉及一種防止燃料電池動力設備中的水在貯存過程中結冰的方法和設備。 台灣思柏科技股份有限公司。該公司在產業上、下游公開了不少核心技術專利申請。例如，方法發明方面，200510098676.X號文獻涉及一種燃料電池電力感測方法及其應用。200510103454.2號文獻涉及一種燃料電池功率產出控制方法及其應用。 系統發明方面，200610103307.X號文獻涉及一種微型化燃料電池系統。200710097905.5號文獻涉及一種整合充電電池的燃料電池供電系統。200610152499.3號文獻涉及一種具有啟動輔助裝置和方法的燃料電池系統。 產品發明方面，200710000376.2號文獻涉及一種燃料電池裝置。200710007531.3號文獻涉及一種具串並聯電路的燃料電池裝置。200620115337.8號文獻涉及一種用於燃料電池的燃料偵測裝置。 北京飛馳綠能電源技術。該公司在質子膜領域公開了一些核心技術發明。例如，01118343.8號文獻涉及一種質子交換膜燃料電池雙極板製作方法。01118344.6號文獻涉及一種燃料電池中質子交換膜增濕方法。01118347.0號文獻涉及一種燃料電池電極催化劑涂布方法。01118345.4號文獻涉及一種燃料電池中電極－電解質膜－電極的製作方法。01118346.2號文獻涉及一種燃料電池堆印刷密封方法。 比亞迪股份有限公司。與富士康公司類似，該公司具有強大的製造能力，同時為客戶做大量的工業設計，研發實力很強。涉足燃料電池的企業中，它的專利數量屬於較多的，而且分佈的應用領域比較廣泛。例如，在方法、工藝創新方面，200610062624.1號文獻涉及一種燃料電池控制系統及控制方法。200610127612.2號文獻涉及一種燃料電池膜電極的活化方法。200610157250.1號文獻涉及一種燃料電池電壓監測系統及其方法。 此外，在系統發明上，200610127862.6號文獻涉及一種燃料電池系統。200610140213.X號文獻涉及一種燃料電池儲氫裝置以及儲氫和充氫系統。 在產品、設備和裝置設計上，200610090755.0號文獻涉及一種有機燃料電池。200610137930.7號文獻涉及一種燃料電池增濕裝置。 北京漢能科技有限公司。該公司對氫燃料電池的工藝方法申請了不少專利。例如，200710119049.9號文獻涉及一種用於燃料電池的儲氫材料的製備方法。200710119051.6號文獻涉及一種用於燃料電池的氫氣的製備方法。200710119056.9號文獻涉及一種用於燃料電池的儲氫材料的製備方法。200710203502.4號文獻涉及一種質子交換膜燃料電池金屬雙極板的處理方法。 對系統、設備，該公司也公開了一些發明。例如，200720149696.X號文獻涉及一種攜帶型燃料電池系統。200710119055.4號文獻涉及一種燃料電池供氫系統及其應用。200720201137.9號文獻涉及一種燃料電池膜電極檢漏儀。 上海神力科技有限公司。作為研發、製造企業，該公司在大量關鍵配件和細節設計方面公開了數百篇專利文獻。例如，200620045160.9號文獻涉及一種集成式燃料電池的封裝結構。200620045543.6號文獻涉及一種新型燃料電池發動機空氣輸送裝置。 從專利文獻看，上海神力科技有限公司實施了整體性、系統性的研發項目，在各個主要方面都作出了一些創新性設計。例如，200620049569.8號文獻涉及一種燃料電池車用的散熱器。200620046894.9號文獻涉及一種低噪音的燃料電池空氣輸送裝置。 山東東嶽神舟新材料公司。該公司在離子膜、質子膜製備上取得了重大技術突破，部署了一些核心技術專利。例如，200710013128.1號文獻涉及一種帶有磺酰氟及醚端基側基的氟樹脂及其合成方法與應用。200710013623.2號文獻涉及一種聚合物離子交換膜及其製備方法。200710013624.7號文獻涉及一種具有交聯結構的全氟質子交換膜及其製備方法和應用。 此外，東芝公司、新力公司、松下公司、尼桑公司、大宇公司、遼寧新源動力股份有限公司公開的相關文獻數量較多。但有些歐洲汽車企業，如大眾汽車有限公司在專利申請上已經較為落後。例如，該公司在華僅公開了99806402.5號、99806403.3號等文獻。總體上看，在燃料電池、晶片、軟體等關鍵技術領域，東亞、北美企業引領全球專利部署方向的趨勢可望繼續強化。