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WIPO Patent Landscape Report | 交通运输领域中的氢燃料电池技术

日期:2022-08-22    来源:专利分析可视化  作者:丑丑姐姐

国际氢能网

2022
08/22
13:32
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关键词: 氢燃料电池技术 交通运输 电池技术

近期,WIPO发布了关于交通运输领域中氢燃料电池技术的专利分析报告(报告链接:https://www.wipo.int/edocs/pubdocs/en/wipo-pub-1076-en-patent-landscape-report-hydrogen-fuel-cells-in-transportation.pdf)。上一期文章介绍了部分主要结论(WIPO Patent Landscape Report | 交通运输领域中的氢燃料电池技术(上)),本期文章继续介绍该报告的其他主要结论:

中国在交通运输中燃料电池技术领域的专利申请量全球排名第一

最近两三年,向中国提交的专利申请量非常大,这其中既包括中国申请人向中国国家知识产权局提交的申请,也包括日本、美国、韩国和德国的申请人向中国国家知识产权局提交的后续申请。尽管来自中国申请人占据该领域申请人数量的很大一部分,但是就有效专利数量而言,却很少有中国公司能够跻身前列。目前该领域的主要申请人来自日本、韩国、德国和美国。但如果中国公司继续保持近几年增长率或以更高的增长率来申请专利,这一状况很快会改变。

在交通运输的细分应用中,涉及公路应用燃料电池的专利申请占了绝大部分,其他细分应用也正在出现(例如,航空和船舶)

在涉及交通运输中燃料电池技术的专利申请中,说明书中公开了燃料电池的应用为公路应用(包括汽车和卡车),的专利申请量占到很大一部分。相较而言,涉及船舶、航空、铁路和特殊车辆(例如商业车辆,包括叉车、机场拖船、拖拉机和挖泥船,以及各种工程车辆)的专利申请量只占很少一部分。

电动汽车越来越受到关注,在重型车辆和公共汽车领域中的专业化应用扩宽了燃料电池在交通运输中的应用范围

专利数据显示,将氢燃料电池应用在汽车中的技术具有较强的专利活跃度,这是因为企业都在脱碳方面投入了大量的资金。近两年的研究表明,电动车由于具有高能效,相关企业正专注于用电动车打入市场以尽快实现气候目标。企业的声明以及专利数据都显示,重型车辆是氢燃料电池的一个具有潜力的应用市场,因为氢元素的高能量密度是满足重型车辆所需的有效荷载的关键因素,将燃料电池应用于重型车辆比应用于电动汽车更有优势。在该报告的“fuel cell application: personal and commercial road vehicles”部分的实例反映了这一点:只有一小部分专利在其说明书中声称燃料电池适用于商用汽车以延长其续航里程。

氢燃料电池有望使航空业满足气候目标

氢元素是一种能源载体,预期在未来二十年,其能够在将航空业转变为零碳排放工业的进程中起到关键作用。例如,空中客车公司在2022年发布的新闻稿中表示,氢燃料电池是最有前途的技术之一。在航空用燃料电池技术领域,空中客车公司是最主要的申请人,其专利申请量在2019年之前一直处于增长状态,但2019年后其专利申请量有所下降。在该领域的企业也存在类似的趋势,比如雷神公司。

承诺减少供应链和物流中碳排放的相关主体正在增加船运领域的相关专利活动

由于企业的供应链和物流链排放了大量的二氧化碳,因此企业需要承诺到2040年在航运领域中达到二氧化碳的零排放,从而使污染严重的航运业快速脱碳。由于全球90%的贸易都是依靠航运,因此航运业所排放的二氧化碳占全球总二氧化碳排放总量的3%。航运领域中燃料电池技术的相关专利申请的数量和航空领域中燃料电池技术的专利数量相当,且增长较为缓慢。考虑到轮船的服役期间较长,以及液化天然气技术应用于燃料船中,该领域的专利申请量预期将会有较大增长,这一趋势与特殊车辆行业中应用的燃料电池技术有所不同,因为特殊车辆行业较小,其专利申请量的增长将会受到一定的约束。但是,值得注意的是,船运企业,例如Daewoo,在特殊车辆的燃料电池领域有较为活跃的专利申请,特别是关于燃料电池在港口环境中的应用(例如,上/卸载、起重机等)。

在铁路领域的减碳中,氢燃料电池火车可作为柴油混合动力车的替代品

氢能源列车相比电动列车具有很多优势,特别是,氢能源列车相比电动列车充电更快,续航里程更长。因此,德国、日本和英国都将氢能源列车作为减少铁路网络碳排放的核心要素。上述国家已经在这方面开始部署,2018年,德国政府与Siemens Mobility合作将第一辆氢能源列车(Alstrom制造)应用于德国铁路,在日本,East Japan Railway于2022年3月开始对氢能源列车进行测试。

氢燃料电池技术的普及取决于系统性驱动因素,例如基础设施、可再生能源的可用性和电池技术的进步

尽管可以从多种不同来源的能源中生产出氢气,但在脱碳时代,运输燃料需要的是低碳(“绿色”)氢气。因此,可再生能源的可用性预计将在氢气生产中发挥关键作用,在满足整个价值链的需求方面将会面临很多挑战。进一步的,在未来几年,为了保证交通运输中氢燃料电池的市场扩张,交通运输领域的基础设施建设、氢能源的存储、以及汽车、飞机或轮船的加油,还需要扩大和加强。

随着替代电气化技术(例如未来的固态电池)的技术进步,可能导致续航里程翻倍,并缩小这些技术与氢燃料电池之间的差距(氢燃料电池通过其高电容量而具有高能量密度)。但相比固态电池领域,燃料电池相关专利申请量更大。且固态电池领域的专利申请量在最近两年才增长明显。这表明,燃料电池技术具有更高的技术成熟度——用于推动道路交通运输电气化的下一代电池技术已经出现了。


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