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对全球12家汽车制造商申请的氢能专利的分析

2019/10/16 9:36:582106

简介：本文节选自Sjoerd Bakker发表的一篇文章（International journal of hydrogen energy 35 (2010) 6784-6793）。作者基于欧洲专利局的数据来源，分析了1990-2009年间全球12家汽车制造商商申请的关于氢能方面的专利情况，作者从以下角度搜集的资料：从氢动力形式来看，包括：燃料电池和氢内燃机；从车载储氢技术来看，包括：高压储氢、液态储氢、金属氢化物、车载重整技术以及碳基储氢材料。作者分析了各家汽车制造商的选择以及发展的趋势，可以看出各家汽车制造商都关注氢燃料电池电动车，而对于车载储氢技术的研究还处于

不断探索的阶段，目前实际应用的还是高压储氢，另外相关的商业化短期内很难实现。相关数据及分析对于科研的开展有一定的作用。

表1 动力形式及储氢技术

表2 各家汽车公司申请的关于氢能的专利数量（990-2009）

丰田：在汽车制造领域，丰田拥有最多的与氢能相关的专利。其专利涉及到氢内燃机和燃料电池方面，重点是燃料电池方面。值得注意的是丰田对于氢内燃机的关注有两个时期，一个是20世纪90年代前半段时期，一个是从2004年到2008年期间。而对于氢气的存储，丰田的专利囊括了所有的方面，其中对于储氢合金的研究尤为突出，其高峰出现在1997-2004年这一期间。在这之后，丰田的注意力转向了高压（始于2004年）及液态（始于2007年）方式的储氢。在这两个高峰期的中间，丰台也开展了甲醇（或其他碳氢化合物）重整制氢的研究。丰田关于碳基储氢材料所申请的专利主要集中在2001年到2004年。另外，其专利还涉及到联氨、氨基化物及液氨等化合物储氢方式。 尼桑：尼桑明显专注于燃料电池，其没有关于氢内燃机方面的专利。涉及到除了液态储氢方式外的其他所有的储氢方式。尼桑关于储氢方面的专利大多是与甲醇重整相关的。在关于重整的研究高峰期过后，就是关于金属氢化物方面的研究，这一方面的专利可以追溯到1995年，甚至在1991年已经有利用其热力学性质将其应用在除霜装置上的专利。除此之外，尼桑对于碳基储氢材料的研究高峰期介于两者之间。 本田：与氢内燃机相比，本田明显偏向于燃料电池，然而这只是在2000年之后才体现出来。关于储氢方面，其涉及到所有的方面，尤其是在2000-2006年期间。尤为显著的是关于金属氢化物及重整技术专利的高峰期的到来，接着就是对于高压储氢的关注上升。可以看出，一开始金属氢化物被寄予厚望，可是没有达到要求，所以重整技术得到青睐，接下来才是高压储氢。相对来说，液态储氢及碳基储氢材料的专利较少。本田还拥有基础设施技术方面的专利，比如加氢站、电解制氢（包括太阳能光电制氢）以及家用天然气重整模块等。 三菱：三菱早在20世纪90年代就已拥有燃料电池方面的专利，这比尼桑和本田都要早，其关注度超过了氢内燃机领域。在20世纪90年代早期，其研究是在金属氢化物及甲醇重整方面，在2000年之前这两方面的研究达到了高峰。2000年之后，金属氢化物方面的研究减少，在2004年重整技术方面的专利达到了一个新的高峰。高压储氢、液态储氢以及碳基材料储氢的专利比较少，只有在2002年之后才有。与本田一样，三菱也拥有很多制氢方面的专利。这表明三菱计划开发一些氢能基础设施来满足车辆的加注。 现代：现代对于氢能技术方面的研发开展的相对来说较晚。其最早的相关的专利出项在1999年，是关于金属氢化物方面的。在其选择具体的应用领域之前，现代首先申请的是关于储氢方面的专利。开始之后，是选择氢内燃机方面，很快转向了燃料电池技术领域。2003年以来，它只申请了燃料电池方面的专利。在储氢方面，现代拥有高压储氢、金属氢化物以及车载碳氢化物重整方面的专利。 戴姆勒：戴姆勒被认为是汽车领域氢能技术方面的领先者之一，这一点从其专利中可以得到印证。从20世纪90年代开始，戴姆勒拥有动力和存储方面与氢能相关的专利。直到2004年，戴姆勒同时开展燃料电池及氢内燃机方面的研究，从那以后，只有燃料电池方面的专利。在储氢方面，戴姆勒在广泛的领域开展了研究，在20世纪90年代后半段时期甲醇重整方面的专利达到了高峰。然而在20世纪90年代，液态储氢也有所研究，在晚些时期关注点是在高压储氢及一些储氢合金上。 宝马：宝马一直以来偏向于氢内燃机的研究。其主要原因是基于宝马客户群体对于强劲动力的需求，同时宝马认为内燃机与燃料电池相比成本低、更加的稳定。这一偏向体现在其申请的专利中，然而宝马仍然拥有6个燃料电池方面的专利。其燃料电池方面的专利是定位在满足车载电力需求的辅助电源，而不是作为动力装置。在储氢方面，虽然有高压储氢罐及金属氢化物方面的专利，可是其对于液态储氢的偏向比较明显。总体来看，宝马相关专利的高峰期出现在2006年（2009年底宝马宣布停止对于氢内燃机的研究）。 大众：大众相关的专利比较少。除了早期2个关于氢内燃机方面的专利，大众关注点是燃料电池。其储氢方面的专利范围小，涉及到有车载重载技术、高压储氢以及接下来的金属氢化物方面的专利。 通用：早在20世纪90年代，通用已申请了氢能技术方面的专利。在早期，其关注点是燃料电池及碳氢化物的重整。在2004年，其申请了一个氢内燃机方面的专利，在此之后，通用在储氢方面的专利有所扩大，包括一个碳基储氢以及很多氨基化物储氢的专利。 福特：与其他公司相比，福特并没有明显表现出偏向于氢内燃机还是燃料电池。直到2009年，福特拥有这两方面的专利。至于储氢方面，专利较少，开始时关注于金属氢化物以及车载重整技术，接下来关注于高压储氢。 雷诺：雷诺并不像其他公司那样可以看出其发展历程，但是总体上其仍然拥有有限的几个专利。专利只涉及燃料电池方面，储氢方面除了两个都是车载重整方面的专利，这两个一个是关于液态储氢的，一个是关于金属氢化物的。 标致：与雷诺一样，标致关于氢能方面的专利范围小，并且只涉及到燃料电池。在储氢方面，标致更多的关注于高压储氢，很少一部分（只有两个专利）关注车载重整技术。其他方面的储氢技术专利没有涉及。