柴国生

摘要：石墨烯燃料电池技术的发展与产业化将为传统电池和新能源汽车产业带来新的变革。通过专利状况统计分析，石墨烯燃料电池相关技术研发大多处在实验室阶段，距产业化还有较大差距。中国专利申请量处于全球领先地位，拥有一定的科研实力和技术创新能力。中国应加强成果转化、增加PCT专利申请，提升专利质量，抢占国际市场先机，增强该领域的国际竞争力。

关键词：石墨烯；燃料电池；专利；专利分析

中图分类号：TM911 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）12-0060-03

PatentAnalysis of Graphene Fuel Cells

CHAI Guosheng

（China University of Political Science and Law， Beijing 100088）

Abstract： The industrialization of graphene fuel cell technology will bring new changes to the traditional battery industry and the new energy vehicle industry. Acording to patent analysis， most of the graphene fuel cell technologyhas been remainedin the research and development stage. The number of Chinese patent applications is in the leading position in the world， and it has a certain degree of scientific research strength and technological innovation ability. China should strengthen the transformation of patents achievements， increase the number of patent applications for PCT， improve the quality of patents， take the lead in the international market， and enhance its international competitiveness.

Key words： graphene； fuel cells； patents； patent analysis

石墨烯因其优异的电子运输等特性，已经成为世界重要的战略性新兴材料，在诸多领域得到广泛应用。石墨烯燃料电池因其充电快、容量大、寿命长等诸多优点，其规模化生产的实现，不仅为遭遇技术瓶颈的传统电池产业带来变革，也必将破解制约电动汽车广泛使用的续航能力不足的最大障碍，促进汽车产业的根本革新。在世界大多数国家致力于研发并掌握核心技术、抢占发展制高点的当下，基于IncoPat科技创新情报平台对全球103个国家的专利数据中H01M8等相关分类号中的专利文献进行检索并统计，分析国内外石墨烯燃料电池相关技术专利申请状况与技术发展趋势，为我国相关技术研发与专利布局提供借鉴和参考，具有较强的研究价值和现实意义。

1 石墨烯燃料电池国内外专利申请趋势

对石墨烯燃料电池专利专利文献进行检索分析，从申请趋势看（图1），自2004年英国科学家Geim（海姆）和Novoselov（诺沃肖洛夫）首次成功获取石墨烯后，2006年日本、美国等国已开始有相关专利申请。我国专利申请趋势基本与国际趋势基本一致，专利申请量2012年开始较快增长，2015年达到高峰，之后有所减缓。从不同国家专利公开数量看（图2），我国专利公开数量大于其他国家的总和，居于国际领先地位，已经成为石墨烯燃料电池专利申请大国，反映出我国石墨烯燃料电池研发的重视与创新的活跃。

2 石墨烯燃料电池专利全球主要申请人分布

对石墨烯燃料电池专利全球主要申请人进行统计分析（图3）可知，申请人中高校占绝大多数，其次是企业，个人申请者极少。全球申请量前10的申请人，国外仅有1家英国公司Intelligent Energy Limited（智能能源有限公司）。其中，哈尔滨工业大学和华南理工大学专利申请量最多，哈尔滨工业大学专利侧重于醇类燃料电池膜电极和催化剂及其制备等相关技术，华南理工大学则侧重于生物燃料电池电极、材料及其制备与应用等相关技术。

中国的专利申请人（图4），高校申请量最多，其次为企业和科研院所。高校专利申请人占比大，一定程度上表明石墨烯燃料电池相关技术研究大多数还处在实验室研制阶段，距产业化还有较大距离[1]。

3 石墨烯燃料电池专利主要技术构成

对石墨烯燃料电池专利文献按照IPC分类号（小组）进行统计分析（图5），可以看出，专利申请涉及最多的3个分类号为H01M4/90（催化材料的选择）、H01M4/88（制造方法）、H01M4/92（铂族金属），表明作为燃料电池最为重要技术的催化剂及其制备分，为专利申请量最集中重要技术点；其次是制备方法，即催化剂、电极、材料、组件等的制备方法，以及与铂、钯、铜等金属相关的合金、复合催化劑或材料等及其制备。燃料电池的电极也是当前研究的技术热点，分类号H01M4/86（用催化剂活化的惰性电极）、H01M4/96（碳基电极）对应的专利申请数量也较多。其次，纳米技术（B82Y30/00）相关的研究与应用涉及的专利申请也较为集中，说明纳米技术用于合成石墨烯燃料电池电极材料等相关技术，也是研究的热点之一。具体的燃料电池类别，生物化学燃料电池（H01M8/16）和固体电解质的燃料电池（H01M8/10）相关技术专利申请也较为集中。

4 石墨烯燃料电池中国专利状况分析

对国内外石墨烯燃料电池专利状况进行对比分析，较好反映出我国当前专利申请的基本状况与存在的一些不足。一是PCT专利申请少。与我国专利申请数量超过其他国家专利申请量总和状况相比，在当前国际不多的PCT专利申请中，我国申请量仅占16.66%（如图6），表明国内研发者国外专利布局重视不够。相较而言，美国纳米系统公司2006年即在我国申请1件专利（CN101563801B），此件专利也是我国最早的石墨烯燃料电池专利，足见美国公司对中国市场的重视，以及专利布局的国际战略与方向。二是专利质量亟待提升。对比国内外专利权利要求數量，国内专利权利要求项大多数在10项以下，20项以上的占比不足5%，其中最多的为北京大学申请的公开号为CN105312087B的专利，权利要求为42项。相较美国，专利权利要求数量基本在10项以上，其中最多的1件专利（US20070212538A1）达136项。较少的权利要求数量不利于专利成果的有效保护。三是失效专利较多。石墨烯燃料电池当前失效专利中，除美国、西班牙等国家少数几件外，绝大多数为我国申请人。其中，2009年浙江大学申请的我国该领域最早的3件专利，专利号分别为CN101740785B、CN101740786B和CN101733094B。CN101745384A被引证次数达21次，反映出该专利较强的基础性和较高的创新价值，但至今3件专利均已失效。

5 小结

综上，从国内外专利申请人主要为高校和科研院所的状况看，石墨烯燃料电池相关技术研究大多仍处在实验室阶段，距离产业化还有较大差距。我国石墨烯燃料电池专利申请量处于全球领先地位，反映出相关技术创新活动的活跃，以及一定的科研实力和技术创新能力。深化我国石墨烯燃料电池技术研究创新，增强产学研结合，把有市场应用价值和前景的科研成果尽快转化，推向市场，是加强技术创新和保护的关键。在加强创新保持专利申请优势的同时，应持续提升专利质量，加强PCT专利申请，优化专利战略布局，抢占有利市场竞争位置和国际发展先机与制高点，增强我国在的石墨烯燃料电池领域的国际竞争力。

参考文献：

[1] 智研咨询集团.2017—2022年中国石墨烯市场专项调研及投资方向研究报告[EB/OL].（2017-6-1）[2018-4-5].http：//www.chyxx.com/research/201706/529748.html.