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研究周报 | 从专利分析看国内外氢燃料电池技术重点和热点

晓宇说电池 晓宇说电池

采用德温特专利数据库和Incopat数据库,结合关键词、IPC分类、德温特手工代码的方法进行专利数据采集,截至2017年3月,共得到德温特专利118,362件(专利族)、中国发明和实用新型专利23,544件。对氢能及氢燃料电池专利进行分析,有助于整体了解氢能及氢燃料电池领域专利技术的发展现状趋势、技术重点热点、区域竞争格局、竞争机构情况。本期周报奉上氢燃料电池的技术趋势和技术重点与热点。

一、燃料电池专利规模趋势

1.   专利技术经历高速增长后的回落过程中

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专利年度分布

图中揭示的是国际和国内专利的年度分布情况。考虑到专利一般从申请到公开需要长达1年甚至3年的时间,因此专利年度申请数量在2015年(包括)以后出现失真。2015-2016年专利分布情况可以参考年度专利公开数量。

全球专利申请方面,燃料电池技术20世纪50年度国际上已有专利申请。图中蓝色和红色曲线为全球专利年度申请和公开量。总体上看,燃料电池专利技术年度申请数量在经历1999年至2007年持续高速增长之后,年度专利申请数量开始出现下滑,目前仍处于下滑过程中,有企稳的迹象。

中国专利申请方面,图中绿色和紫色曲线为中国专利年度申请和公开量。从时间上看,国内的研发落后国际将四十多年,1998年开始出现燃料电池中国专利,年度申请数量增长速度较为均衡,与国外不同的是,增长趋势一直延续至今,未出现明显的回调。

2. 新技术占比趋于减少

图中将IPC分类号数量近似算作技术的数量,深蓝色表示当年新出现的技术,浅蓝色表示当年之前已经存在的技术。图中显示,燃料电池技术在1999年前后,新技术和已有技术同步快速增长,发展到2006年,随着年度技术数量基本保持平稳,新技术的比例呈现下降趋势,反映出行业技术趋于成熟。

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技术趋势

3.  新增研究人员不断涌入

图中绿色表示当年投入的新增研究人员(这些研究人员之前未申请过专利),浅绿色表示当年投入的现有研究人员(这些研究人员之前已有专利申请)。图中显示,2000年前后燃料电池技术领域研发人员开始快速涌入,尤其在2005年这个趋势更加明显。总体而言,新增研究人员不断进入这个行业,占据近半的比重。

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研究人员趋势

4. 专利技术大量存在于大型企业

图中将申请专利的企业按数量划分成5个等级,用不同颜色圆环加以区分,代表每一类企业申请专利数量之和。图中可以看出,拥有100件以上专利的大型企业专利总和占据燃料电池专利技术总量的49%;拥有1-20件专利的小微型企业专利总量占比36%。显示了专利技术被大型企业掌握,技术市场趋向成熟。

4.jpg

机构活跃度

二、燃料电池技术重点和热点挖掘

1. 国际研发重点指向电极、控制、制氢、储氢、电解质膜、固体氧化物燃料电池技术等

使用汤森路透公司Thomson Innovation,将专利数据通过文本聚类,绘制产业技术研发重点的专利地形图。山峰表示专利技术的集中区,山峰颜色越浅,专利越密集。图中显示,国际燃料电池技术研究重点包括,聚合物膜、固体氧化物燃料电池、电极催化层、改性催化剂、储氢材料、电压电流控制、移动设备应用等技术。

依据专利分类排序统计可知,国际燃料电池技术研发的重点依次为电极、控制、制氢、储氢、电解质、外壳密封等技术。

屏幕快照 2018-01-12 上午12.31.42.png

国际技术重点(文本聚类)

资料来源:Thomson Innovation

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国际关键技术排名(专利分类)

2. 国内技术研发重点指向电极、制氢、储氢、电解质膜、控制、催化剂等技术

文本聚类图显示,国内燃料电池各技术研究较为均衡,研究重点包括聚合物膜、电动机及其控制、电压电流控制等技术。

专利分类排序统计可知,国内燃料电池技术研发的重点依次为,电极、制氢、储氢、电解质、控制、催化剂等技术。

7.jpg

国内技术重点(文本聚类)

资料来源:Thomson Innovation

8.jpg

国内关键技术排名(专利分类)

3.国际热点技术--电解质、外壳和密封、催化剂、膜电极组件等技术成为热点

选取最早优先权年时间段2007-2016年(红色表示)代表近期专利技术, 2006年及之前(蓝色表示)代表早期专利技术。早期专利数量(蓝色)占专利总量的51.4%,在图中画一条绿色基准线,超过基准线代表技术热点的迁移。

图中可以看出,电解质、外壳和密封、催化剂、膜电极组件等技术在最近几年的发展速度超过平均发展速度。显示这些技术为近期燃料电池领域技术研发热点,得到研发机构的追捧。

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技术热点迁移(国际)

4. 国内热点技术--电解质、加热和冷却、催化剂等技术成为热点

选取最早优先权年时间段2010-2016年(红色表示)代表近期专利技术, 2009年及之前(蓝色表示)代表早期专利技术。早期专利数量(蓝色)占专利总量的46.9%,在图中画一条绿色基准线,超过基准线代表技术热点的迁移。

图中可以看出,电解质、加热和冷却、催化剂等技术在最近几年的发展速度超过平均发展速度。显示这些技术为国内近期燃料电池领域技术研发热点。

10.jpg

技术热点迁移(国内)

三、燃料电池重要专利筛选

采用Innography专利分析平台进行重要专利筛选工作。Innography具有专利强度分析功能,建立的专利指标体系包括专利引证次数和被引次数、专利族数量、权利要求项数量、专利涉及诉讼案件数量及赔偿金额、专利从申请到公开的时间、专利年龄、专利异议和再审查、专利分类等十几个指标,并赋予不同的权重计算而成。

通过使用Innography的专利强度分析,可以从海量专利数据中寻找关键专利、核心专利。这些关键专利涉及控制技术、制氢、储氢、催化剂、电解质膜、燃料电池系统等技术等,这些专利都集中在美国专利。下表为专利强度为排名前30位的燃料电池技术专利。

燃料电池重要专利

编号

专利号

申请日

标题

申请人

法律状态

1

US6387556

1999-5-28

Fuel cell power systems and methods of controlling a fuel cell   power system

Plug Power Inc.

有效

2

US8389180

2006-9-11

Electrolytic/fuel cell bundles and systems including a current   collector in communication with an electrode thereof

Battelle Energy Alliance, Llc

有效

3

US7674540

2003-10-6

Fuel cartridges for fuel cells and methods for making same

Intelligent Energy Limited

有效

4

US7824455

2003-7-10

High activity water gas shift catalysts based on platinum group   metals and cerium-containing oxides

Gm Global Technology Operations Llc

有效

5

US7875089

2004-3-22

Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using   same

Intelligent Energy, Inc.

有效

6

US6793899

2001-9-21

Plasmatron-catalyst system

Masschusetts Institute Of Technology

有效

7

US7939218

2006-11-20

Nanowire structures comprising carbon

Oned Material Llc

有效

8

US7638228

2003-7-11

Enzyme immobilization for use in biofuel cells and sensors

Saint Louis University

有效

9

US8834700

2007-3-2

Method and apparatus for electro-chemical reaction

Encite Llc

有效

10

US9088178

2007-12-4

Distributed power harvesting systems using dc power sources

Solaredge Technologies Ltd

有效

11

US7329778

2001-4-11

Process and catalyst for dehydrogenating primary alcohols to make   carboxylic acid salts

Monsanto Technology Llc

有效

12

US7532960

2003-3-3

Hybrid energy off highway vehicle electric power management system   and method

General Electric Company

有效

13

US7433655

2001-3-23

Battery-operated wireless-communication apparatus and method

Integrated Power Solutions Inc.

有效

14

US8518594

2007-3-2

Power cell and power chip architecture

Encite, Llc

有效

15

US8268446

2004-9-23

Photocurable perfluoropolyethers for use as novel materials in   microfluidic devices

California Institute Of Technology

有效

16

US7553584

2001-10-22

Reticulated and controlled porosity battery structures

Massachusetts Institute Of Technology

有效

17

US7169489

2002-12-4

Hydrogen storage, distribution, and recovery system

Limnia, Inc.

有效

18

US7691527

2003-4-22

Method and apparatus for generating hydrogen

Petillo Phillip J; Petillo Stephen C

有效

19

US7182132

2003-10-15

Linearly scalable geothermic fuel cells

Iep Technology, Inc.

有效

20

US7390587

2004-12-3

Fuel cell system with load management

Dcns Sa

有效

21

US7087331

2001-10-26

Energy efficient gas separation for fuel cells

Air Products And Chemicals Inc.

有效

22

US7153601

2002-10-29

Fuel cell with embedded current collector

Intelligent Energy Limited

有效

23

US7425379

2004-6-25

Passive electrode blanketing in a fuel cell

Hydrogenics Corporation

有效

24

US6376113

1998-11-12

Integrated fuel cell system

Dcns Sa

有效

25

US8652706

2006-11-29

Polymer electrolyte membrane for fuel cell and fuel cell system   including the same

Samsung Sdi Co., Ltd.

有效

26

US7862938

2007-4-10

Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high   efficiency power generation

Fuelcell Energy, Inc.

有效

27

US7981561

2005-6-28

Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless   steels adapted for use with solid oxide fuel cells

Ati Properties, Inc.

有效

28

US7407721

2003-4-15

Direct oxidation fuel cell operating with direct feed of   concentrated fuel under passive water management

Mti Microfuel Cells Inc.

有效

29

US7690458

2004-5-14

Control apparatus and control method for vehicle-mounted fuel cell   power generation system

Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha

有效

30

US6981877

2002-2-19

Simplified direct oxidation fuel cell system

Mti Microfuel Cells Inc.

有效

来源:第一电动网

作者:晓宇说电池

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