分析燃料電池研究技術(shù)發(fā)展的一個最有效的方法就是考察同期專利申請的趨勢。專利是重要的金融投資和公司將某項發(fā)明投向市場的信號,它能表明相關(guān)技術(shù)從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)品應(yīng)用的轉(zhuǎn)移。

    用關(guān)鍵詞和國際專利分類對1999—2003年這5年來國外的燃料電池專利進行檢索。結(jié)果檢索到大約1萬余篇文獻。將這些文件按時間歸類,并繪制出這5年來的專利文獻數(shù)量變化圖表,顯示這段時期內(nèi)公布的國外燃料電池專利的數(shù)量出現(xiàn)了爆炸性的增長(見圖1)。這段時間里,發(fā)明專利數(shù)量增長了4倍以上,基本專利申請增長超過了360%,1999年的申請不到1000件,2003年增長至大約4000件。1999年,氫燃料電池的投入不像今天這樣巨大。這表明,公司之間在知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域中進行著激烈的競爭,這些公司希望在其所申請的專利某一天能夠轉(zhuǎn)化為“搖錢樹”。

國外燃料電池專利數(shù)量申請時間分布

    從國外燃料電池專利申請數(shù)量的增長上來看,參與研究的機構(gòu)已經(jīng)由單純的能量電池研究公司轉(zhuǎn)移到汽車制造廠商和消費電子公司。從技術(shù)的角度上,該領(lǐng)域中還存在一些潛在的問題,例如,存儲易燃氫。這些問題在燃料電池獲得專利和大量上市之前必須解決。

    很明顯,研究人員目前正在對燃料電池技術(shù)進行大量的研究。圖2顯示1999年該領(lǐng)域中積極地申請專利的國外主要公司。從中可以明顯看出,日本公司是主要的專利權(quán)所有人,松下和三菱這兩個日本工業(yè)巨頭是其中的領(lǐng)導(dǎo)者。圖2還清楚地顯示了在1999年專利技術(shù)是由一般的對燃料電池感興趣的公司所申請。

    從專利文獻中可發(fā)現(xiàn),東芝在申請新技術(shù)專利方面很活躍,尤其在甲醇燃料電池(DMFC)領(lǐng)域。東芝已經(jīng)研制出一種用在移動耳機和音頻播放器上的微型電池。同大約工作5小時的傳統(tǒng)鋰離子電池相比,使用DMFC專利技術(shù)的微型電池可連續(xù)工作10小時。

    與圖2類似,圖3顯示2003年該領(lǐng)域積極申請專利的國外的主要公司。從中可以發(fā)現(xiàn),在專利申請人的類型上有一個有趣的變化。不僅前10名中有半數(shù)為汽車制造商,而且排在第11位的通用汽車公司也是生產(chǎn)汽車的企業(yè)。    

圖2：1999年該領(lǐng)域中積極地申請專利的國外主要公司

圖3：2003年該領(lǐng)域積極申請專利的國外的主要公司

    如上所述,燃料電池技術(shù)已經(jīng)越來越多地引起了世界范圍內(nèi)的關(guān)注。經(jīng)濟和技術(shù)高速發(fā)展的中國同樣面臨著嚴(yán)重的能源危機。同時,中國擁有如此巨大的市場,沒有哪一個公司在重點發(fā)展某項技術(shù)的時候,會忘記中國的市場。選擇1999—2003年這個時間段,來看一下中國燃料電池的專利狀況。

    對目前公布的1999—2003年的中國的燃料電池專利進行檢索,得到1000多篇文獻。將其根據(jù)時間序列繪制成圖4。

中國燃料電池的專利狀況

    考慮到專利公開滯后的因素,從圖中可以看出,中國的燃料電池的專利與國際上同期專利的趨勢相似,在近年也呈現(xiàn)了大幅度攀升的趨勢,申請量從1999年的90件,增長到2003年的300多件。

    為了進一步考察是哪些公司在積極進行相關(guān)的研究,將1999年和2003年燃料電池專利的主要申請人進行統(tǒng)計,并繪制成圖5、圖6。    

1999年燃料電池專利的主要申請人

2003年燃料電池專利的主要申請人

    從圖5中可以看出,1999年燃料電池在中國的專利申請,絕大多數(shù)掌握在外國公司手中。并且,這些公司分別屬于多個國家,并沒有哪一個國家是絕對的領(lǐng)導(dǎo)者。這些分別屬于不同產(chǎn)業(yè)的公司,在中國這個潛力巨大的市場上關(guān)于燃料電池的技術(shù)進行了激烈的競爭。然而,這種狀況到了2003年,就有了明顯的改觀。

    從圖6可以看到,2003年燃料電池的前10名專利申請人中有六名是中國的,而且其申請量較大,這說明有關(guān)專利技術(shù)很大程度上掌握在中國的公司和研究機構(gòu)的手中。由此可以看到中國在近年對相關(guān)技術(shù)進行了大量的投入,在5年間取得了驕人的成績。

    從圖6還可以看到,2003年申請中國專利的國外公司的格局也有很大變化。如果說1999年,該領(lǐng)域的專利申請分散掌握在諸如美國、德國、日本、瑞士等多個國家的話,那么到了2003年,外國公司在中國的申請大多數(shù)都集中到了日本公司的手中,同時韓國的公司也開始參與了中國市場的競爭。

    二、專利應(yīng)用的熱點領(lǐng)域

    很明顯,1999—2003年燃料電池技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了某些變化。為了找到答案,應(yīng)該更深入地研究燃料電池在哪些技術(shù)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。

    1.燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域

    自NASA首次使用堿性燃料電池開始,人們已經(jīng)開發(fā)了多種新型的燃料電池,這些燃料電池各有其優(yōu)缺點。NASA堿性電池非常昂貴,而且需要非常純的燃料。這種類型的電池只適用于太空市場,因為航天局的人員傾向于用純氫和純氧燃料為火箭發(fā)動機提供動力,這種電池不能輕易向消費市場提供,因為燃料污染是個大問題。

    人們需要的燃料電池是那種制造起來相對便宜并且對燃料要求是“開放的”,即采用非純氫或純氧的燃料,同時,電池盡可能保持較高能量的輸出。如果要開發(fā)適用的、受歡迎的產(chǎn)品,那么電池重量、電池啟動時間和供電時對變化的反應(yīng)等問題都非常重要。

    在過去的20年中,人們開發(fā)了許多符合這些條件的電池,雖然它們并不能同時具有上述特性,但現(xiàn)在有一些可供使用的專用燃料電池。例如,為倫敦的公共汽車開發(fā)的燃料電池和高性能汽車的燃料電池。為醫(yī)院、家庭和隨身聽提供能量的電池,它們都有各自不同適用的容量。

汽車行業(yè)專利申請量

    從圖7中可看出,汽車行業(yè)的專利申請量遠遠超出其他行業(yè),而移動電話和手提電腦方面的專利申請量從2001年開始出現(xiàn)了一定的增長。有關(guān)空間技術(shù)的專利申請量只占總量的一小部分,其原因很有可能是設(shè)定了保密條例,防止由于專利授予而使有關(guān)技術(shù)在公共領(lǐng)域泄漏。

    目前,有兩個領(lǐng)域?qū)�供電壽命有迫切需求。人們期望手提計算機中的新式可充電式鋰電池在電量耗盡之前,能夠持續(xù)使用4個小時左右。如果能夠用燃料電池為手提計算機供電,那么,在持續(xù)使用一個月后當(dāng)它沒電的時候,選擇什么來替代它呢?另外,從專利文獻中可以注意到,移動電話和手提電腦方面的專利申請是相關(guān)聯(lián)的,因為專利權(quán)人在他們的專利中詳細列舉了相關(guān)的應(yīng)用。這些應(yīng)用與移動PDA和相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)投入的增長是分不開的。

    日本在移動手機或便攜式計算機專利方面的研究活動頻繁,該地區(qū)的主要移動運營商DoCoMo公司一直致力于推動能為本地新開發(fā)的高端手機高效供電的電池。隨著3.5G和混合Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的興起,新的帶寬的利用,對功耗裝置提出了新的要求。

    在移動競技舞臺上燃料電池的新應(yīng)用就是為藍牙耳機供電。諾基亞一直試圖從12ml的甲醇瓶中找到能維持通話60小時、待機200小時的電源的解決方案。前文圖中的公司,例如,日立公司、索尼公司、東芝公司和松下電器工業(yè)有限公司,都很注重便攜式消費電器的燃料電池的發(fā)展?jié)摿Α?

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