专利分析研究是产业研究的重要组成部分。通过专利分析，可以了解竞争对手、竞争环境的相关信息，从而为决策提供有力的参考和依据
目前燃料电池专利研究已经取得了一定的成果。定量研究方面，VERSPAGEN选取5 n r O美专局（USPTO）燃料电池专利，运用专利引文网络方法，来研究燃料电池的技术轨迹。Chen分析了1969—2008年USPT{ H , A ~ S f sO数据库中氢能和燃料电池技术的性能，提出燃料电池专利战略。Han选取USPTO数据库，研究燃料电池技术演变过程中国家地位的变化情况。陈箐清对燃料电池技术专利申请的时间分布、地区分布、主要申请人等方面进行统计分析，肖丹丹从专利申v _ / V / 7 V请、授权趋势、专s . - | o J ^ C t利有效性和主要技术分布方面对丰田燃料电池汽车技术在中国专利进行了分析，T - Y Z深入了解丰田燃料电池汽车技术在中国的专利情况。
可见，国内外学者对氢燃料电池技术的研究主要集中在某一特定技术领域，研究可能存在时间序列短、研究范围相对窄、研究方法相对单一的问题。本研究计划从专利的角度入手，集成专利计量和技术生命周期的定量与定 & T ( h & b性相结合的分析方法，研究氢燃料电池技术变化过程，以期氢燃料电池技术的演化方向起到一定的预测作用。
一、数据来源
本文数据来源于德温特专利数据库（DerwentInnovationsIndex，DII），该数据库收集了来自世界各地的52家专利授权机构提供的专利y ~ ~ D y + t信息，目前DII已收录自1963年来6500多万份专利文献，且每周更新一次，为研究人员提供世界范围内的化学、电子电气I K Y m Y工程、工程技术领域的比较综合全面- - G D b O的发明信息。本文氢燃料电池专利数据的检索时间为2018年12月1。
参考世界知识产权组织（WIPu { MO）2017年12月更新的对燃料电池的技术的IPCP = E g界定和燃料电池领域的国际战略咨询公: . f ^ X B * J司E4tech发布的《2017年燃料电池行业评估》，以及其他文献，按电解质类型将氢燃料电池分为5大类：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固态氧化物燃料电池（SOFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）5大类。本文根据A X z氢燃料电池的类型，查询相关资料并在领域专家的帮助下，制定了相应的检索策略，合并去重后最终的专利数量为K 8 m e G ` ! I62608件。
二、结果分析
1、时间序列分析
氢燃料电池技术年度发展趋势（2017—2018年数据仅供参考! 4 D 6 b S &）o a ;如图1所示。从图中可} e g w s ! t V以看出全球氢燃料电池主要经历4个发展阶段：
一是1997年以前，氢燃料电池专利数量变化不大，呈缓慢上升趋势；K h a | Y E
二是1998—2006年，氢燃k F w ~ ! N $ % f料电池技术发展迅速，专利数量上升明显，在2006年达到专利数量峰值，o = ^ T $ h 9为5084件；
三是2007—2011年，专利数量有所回落；
四是2013—2016年，专利数量变化不明显，保持# F x g I z在3e E , C ) j Q 8000件左右，一定程度上因为技术发展受限于时代科学技术的发展程度，这一时期氢燃料电池技术的发展可能处于瓶颈阶p 6 . :段。
由此可见，进入21世纪后，氢燃料电池技术呈现迅猛发展@ | b Q & 5 A ( }的势头，以日本、美国等国提出“氢能技术研究、开发与示范行动计划”、“) 1 }氢能和燃料电池示范项目”等计划部B m I / t 4署在很大程度 $ f 8 * W上促进了氢燃料电池技术的发展。
通过分析专利技术所处的阶段，可以推测出技术的发展状况。专利权人数量反映了技术研发参与者数量，专利数量反映了技术开发的成果数量，也是s 9 / ` u ~ % P S开发强度的体现。本文运用汤森路透集团开发的具有强大分析功能的文本挖掘软件TDA和Excel工具，分析氢燃料电池技术的专利申请数量和专利申请人之间的动态变化关系，技术生命周期如图2所示I X p Q U E。
从技术生命周期图中可以看出X p r ; z w d y 2：
第一阶段，1997年以前氢燃料电池技术处于萌芽期，此阶段专利从无到有，专利申请人A U U :数量和专利数量都较少，属于技术导入阶段；
第二阶段，1997—2005^ w J , 9 - & } #年是氢燃料电池技术的快速成长期，不仅专利权人数量快速增加，而且专利数量也呈直线上升趋势，在此阶段，美国对氢燃料电池、氢能基础建设等投资17亿美元，日本掀起氢能开发热潮等都很大程度上促进了氢燃料电池技术的专利申请；
第三阶段，2006—2011年氢燃料电池技术步入成熟期，由于前期技术积累，市场逐渐趋于饱和，专利权人数量基本不再增加，专利数量也逐渐回落，这一阶段会出现氢燃料电池的核心技术$ w (；2012—2017年，氢燃料电池技术专利申请人数量下降，专利数量变化缓慢，基本不再增加，说明氢燃料d 1 r x I ; 8 6 O电池技术突破接近瓶颈期。
2、氢燃料电池专利区域分布
一般来说，专利申请人会首先在其所在国家或地区申请专利，然后在一年内利用优先权在其他国家或地区申请专利。因此，优先权国家或地区的专利申请量在一定程度上可以用来衡量一个国家或地区在相关技术上的开, - 7 : u %发水平和研发实力。将优先权国家或地区简称技术来源国或地区，对氢燃料电池专利数据根据优先# P Z _ ~权国家或地区进行整理，结果A ^ b @ 4 5如图3所示。
从图3可以看出，氢燃料电池各技术来源国e g c（地区）专利数量相差较大。
日本是氢燃料电池技术的主要p B A技术来源国，其申请的专利数量占总体的52.25%，远超其他国家或地区，日本早在1978年就开0 l v始制定“月光计划”，研究以氢为燃料的燃料电池开发，极大程度促进了日d { f f A M z 4 Y本氢燃料电池技术专利的领先地位。
美国是第二大技术来源国，申请数量占总体的16.35%，这与美国大量资金投入及政策支持有密切联系。
其次，中国、韩国的专利申请数量比较接近，分别占到总数量的12.21%、12.11%，可见这几个国家在` F h氢燃料电池X E 9 m ;技术领域的研发能力和自主创新能力较强，是该领域的主要研发L v , [ w %大国。
此外，德国、加拿大、欧盟在该领域的专利申请量均在1000件以上，具有一定的研发实力。全球氢燃] b b A B料电池主要技术来源国年度发展趋势如图4。
从图4可见，日本、美国、德国对氢燃料电池技术的研发是持续的。数据表明，1998—2005年，日本和美国的相关专利数量迅速增加@ R _ W U，分别达到专利数量峰值2783件和128n f ^ y H s A5件，日本的增长趋势尤为明显，得益于日本1993年开展的WE-NET项目，该项目投资2亿美元，将日本氢能发展分成了1993—1998年和1999—2002年两个阶段，一定程度上促使了日u , N p -本氢燃料电池技术专利数量的增长；2006—2018年，由于前期技术积累，日本和美国的专利申请数量呈下降趋势。
中国在氢燃料电池技术上起步较晚，1993年开始持续出现相关专利；后期专利数量上升明显，分别在“十一五”、“十二五”期间各有一次增长高峰，可见与专利数量上升与国家氢能及燃料电池A ~ 9 - R D G政策[ s t规划息息相关。从增长趋势看，中国后期专利数量会继续增长，很可能超过日本、美国。
3、氢燃料电池技术方向分析
依据德温特手工代码梳理了氢燃料电池专利的主要技术方向如表1所示。
可以看出，1963—2018年，氢燃料电池技术主要集中在X部（电力工程）、L部（耐火材料、陶瓷、水泥、电化学）和A部（聚合物、塑料），涉M _ k及的技术占比最高的是固体聚合物燃料电池（X16-C01C），共19280件，高于其他技术方向。其次是固9 n } F 体聚合物O i @ # z电解质电池（L03-E04A2）12234件，燃料电池（L03-E04）10062件，电池隔离器（A12-E06B）9639件等。这些都是氢燃料电池技术的研究重点。
图5是氢燃料电池主要技术的年度分布趋势，总体呈先上升后下降的趋势。1998年之前，各技术方向专利申请都比较少，专利数量缓慢增加；1999—2006年，专利数量增长迅速，尤其是固体聚合物燃料电池和固体聚合物电解质电池均在2006年达到专利数量峰值，分别为1971件和1552件；2012{ j S Y w + 1 P—2017年，氢燃料电池主要技术专利数量整体呈缓慢下降趋势，总体数量变化不大。
表2统计了氢燃料电池主要技术来源国技术方向分布情况。可见不同技术来源国对氢燃料电池技术的研究重点存在一定的差异。
日本在主要技术方向的专利数量大幅度领先于其他国家。
美国专利权人申请的专利主要涉及固体聚合物燃料电池（X16-C01C）、燃料电池（L03-E04）、固体氧化物燃料电池（X16-Cj U L V u L w01A）等方面。
中国专利权人申请的专利主要涉及固体聚合物燃料电池（X16-C01C）、燃料电池（L03-E04）、电池隔离器（A12-E06B）等技+ v : E o @ .术。
韩国2 ) B g V申请的专利涉及固体聚合物燃料电池（X16-C01C）、电池隔离器（A12-E06B）、固体聚合物电解质燃料电池（X16-C01A）等几个主要技术方向。
4、氢燃料电池技术主要专利申请机构分析
氢燃料电池技术h # p V r领域专利的主要申请机构如图6所示。排在前10的机构中，有7家日本机构，2家韩国机构，1家美国机构，这些机构在氢燃料电池领域技术实力较为雄厚。
从氢燃料电池技术专利申请主要机构的年度趋势来看（图7），各个公司的研发布局大致相同：
第一b X 4，开发时间早，部分公司在1980（或更早）年就对该技术进z ] Q j t N行开发研究，并申请专利保护。
第二，经历了较长时间的技术K Z D探索和储备期，1963—1v : y Y S *998年，专利数量一直处于低水平但不间断的状态，为后期技术的大规模开发与应用做准备。
第三，1999—2 p ~ n ` 3 k y2009年迎F 2 a ? g 7来技术发展高峰期，各机构的专利数量上升明显，其中丰田、本田和日产公司专利数量上升最快，2010年之后各机构每年的专g & H 0利数量整体上呈下降趋j z F Q u K / c势。丰田在1994e _ 年开始着手燃料电池| W d # Q = b车型研发，2002年就优先开始在日本、美国限量发售氢燃料电池车（丰田F] { k , i kCEV），在氢燃料电池车领域开发方面奠定了坚实的基础和先驱地位。
由于每个机构的重点研发方向可能不同，直接使用专利数量的多少判断技术的优势并不完全准确，因此本文将原始数据转化为可衡量不同机构在特定技术领域能力的相对指标，以显示各国家的技术相对优势。本文采用q E Z U u提出b } n的专利相对优势指g s ^ u L f标（RevealedPa? d v + ! a E 4tentAdvantage，RPA），其定义如下
RPAij是第j个机构在第i个技术上的专利相对优势强度，范围在-100-100之间。若RPA值为正，则表示专利 ^ { Z P = n 8相对优势强度越高，为负值时则表示相对技术能力较低。
表3为主要专利申请机构在各技术领域的专利分布情况。可见各公司的优势技术方向各有差别，以丰{ T k &田公司和三菱公司为例：在专利申请数量上，丰! [ s S 9 k田公司的专利申请量约是三菱公司的2.5倍，丰田的优势技术依次为燃料电池车（X21A01J）8 ! I、牵引电池（X21-B01A）、燃料电池控制（X16-C09）、固体聚合物电解质电池（L03E04A2）、车辆（L03-H05）、电池隔离器（A12E06B）、固体聚合物燃料电池（X16-C01C），其RPA值均为正，三菱公司的优势技术分别为固体氧化物燃料电池（X16-C01m B L P f w i a 0A）、固体聚合物电解质电池（L03-E04A2）、燃料电池（L03-E04）、固体聚合物燃料电池（X1F u 3 ! w N ( g6-C01C），可见虽然丰田的专利数量多，但是在固体氧化物燃料电池（X16-C01A）技术上，其d k | = 6 ) _ x专利相对优势不如三菱公司大，说明各个公司的研发重点不尽相同，有自己的侧重方向。
三、结论
本文对氢燃料电池技术专利从时间序列、区域分布、主要技术方向、主要申请机构进行了分析。得出以/ w 3 - 4 )下结论：
一是氢燃料电池专利数量随时间变化呈现先增后降的趋势。1997年以前是氢燃料电池技术萌芽期，专利数量变化不大，呈缓慢上升趋势；1998—2006年为快速发展期，专利数量上升明显；2007—2011年为技术成熟期，专利数量有所回落= c # 2 #；2013—2016年专利数量变化不明显，保持在3000件左右。
二是日本、美国、中国、韩Y e m ~ } O 7国是氢I C H ; k | E A燃料电池的主要技术来源国。日本是氢燃料电池技术的最主要来r i T 2 O 2 A源国，其申请的专& & *利数量占总体的52.25%，远超其他国家。
三是氢燃料电池的主要技术方向是固体聚合物燃料电池、固体聚合物电解质电池、燃料电池等。它们总体呈先上升后下降的趋势，各主要技术来源国的相对优势技术领域差别较大，研发重点各有* m z s N I L r l差异。
四是主要技术申请机构大部分来自日本。排在前10的机构中，有7家属于日本，2家韩国机构_ S | h } Z :，1家美国机构，其中丰田、本田和日产位列前三。丰田的优势技术依次为燃料电池车（X21A01J）、牵引电池（X21-B01A）、燃料电池控制（X16-C09）、固体聚合物电解质电池（L03E04A2）等。
四、结p u l *语
氢燃料电池绿色环保，对推进氢能源社会、解决地球环境和能源问题有极大帮助，世界主要国家也不断加大对氢燃料电池的研究力度，以期在2040—205~ { n | G ) m B0年之前进入氢经j f _ 7 B M济社会的目标。本文是在专利的基础上，对氢燃料电池技术从时间序列、技术生命周期、技术方向、主要申请机构等方面进行了计量研究P Z 5，可能存在一定的局限性，下一步可以将专利文献的引用关系与世界主要国家对氢燃料电池部署% [ I p q的相关政策文献结合起来分析，能更细致的反映氢燃料电池技术的发展历史和现状，为企业技术预测及下一步技术攻关方向打下基础，而且h H E , E也对政府的科技战略管理具有重要意义。
来源：《研究与探讨》，中国科学技术信息研究所，张敏，氢云链整理（在不影响文章本意下有改动）