震驚！中國氫能創新力竟不如日本！IEA最新報告透露真相！

1月10日，國際能源署發布了一份報告：《氫專利：建立在氫價值鏈上的全球趨勢解析》（Hydrogen patents for a clean energy future：A global trend analysis of innovation along hydrogen value chains）。報告提出，日本和歐洲在氫能技術創新方面遙遙領先。

中國在氫氣生產的專利貢獻量是5%，在儲運的專利貢獻量是3%，在終端應用的專利貢獻量是3%。

雖然在制氫方面，中國是第一，尤其是綠氫生產也大大領先，但中國在電解槽技術的國際專利申請中貢獻不大，雖然在制造能力方面投入了大量資金，中國企業尤其專注于更便宜且技術成熟的堿性電解水技術。

拋開產能不談，在氫技術方面，中國還需快馬加鞭。

日本和歐洲的領先地位

全球氫能技術專利由歐洲和日本主導，美國在2011-2020年期間在這一方面節節敗退，韓國和中國的氫相關創新已經在國際層面嶄露頭角。

2011-2020年期間，氫技術的國際專利系列（IPF）中約有一半與氫生產有關。其他技術側重于氫的終端應用和氫的儲存、分配和轉化技術領域。

在2011-2020年期間，歐盟國家的專利技術覆蓋了氫能國際專利總量（IPF）的28%，并在氫價值鏈的三個技術領域（氫氣生產、儲運、終端應用）顯示出技術優勢，因此歐盟國家是氫專利領域的全球領導者（其中11%來自德國，6%來自法國）。

同樣，日本在氫領域也是一個強大的創新者，覆蓋了IPF的24%，在所有三類技術中都顯示出技術優勢。在過去十年中，日本的氫專利增長速度甚至快于歐洲，2011年至2020年的復合平均增長率分別為6.2%和4.5%。

2011年至2020年間，美國貢獻了所有IPF出版物中與氫氣相關的20%，是過去十年中IPF數量減少的唯一主要地區。相比之下，源自韓國和中國的國際專利申請數量仍然有限。從報告可以看出，中國在氫氣生產的專利貢獻量是5%，在儲運的專利貢獻量是3%，在終端應用的專利貢獻量是3%。

不過可喜的是，中國和韓國的專利增長率都很高。2011年至2020年期間，年均增長率分別為15.2%和12.2%。在韓國，其重點是氫的新興終端應用。

是誰在主導氫能技術創新

歐洲化學工業主導了現有氫技術的創新，但新的氫專利重量級企業是汽車和化學行業的公司，專注于電解和燃料電池技術。

在氫價值鏈的三個主要技術部分中，可以區分以下兩種：i）逐步改進化學和精煉行業的成熟工藝；ii）通過使氫成為更廣泛行業的清潔能源產品，來緩解氣候變化。

主要由氣候驅動的氫技術在2011-2020年期間產生的IPF是現有技術的兩倍。它們特別側重于終端應用和生產方法，而現有技術專利大部分是在氫儲存、分配和轉化方面。

成熟技術領域的頂尖申請人主要是在化石燃料制氫和處理方面具有豐富背景的化工公司。不過日本和韓國的汽車行業開始成為新興技術領域申請人，并居于領導地位。他們的專利組合主要集中于電解水制氫和基于燃料電池的應用，但也擴展到用于儲存和液化、固化技術，這些國家計劃在不久的將來進口儲存的氫。

2011年至2020年間，大學和公共研究機構產生了13%的氫相關IPF，韓國和歐洲這方面主導，它們對電解等氣候驅動的制氫方法表現出強烈的關注。

電解槽研發和制造異軍突起

雖然氫氣生產仍然幾乎完全以化石燃料為基礎，但專利已經出現了向替代性低排放方法的重大轉變。這一轉變預示著電解槽的繁榮，歐洲在這一新的制造能力方面取得了優勢。

2020年，受氣候問題影響的技術產生了近80%的與氫氣生產相關的IPF。他們的增長主要是由電解創新的迅速增長所推動的。

多個類型的電解槽生產廠商正在爭未來市場，根據各個政府宣布的承諾，加總起來，到2030年，這一市場將從每年1吉瓦增加到每年65吉瓦以上。

2011年至2020年間，日本在最先進的堿性技術和更尖端的PEM技術方面取得了多項專利。然而，在日本對這方面的投資卻遠遠少于研發專利所受到的關注，導致電解槽制造并沒有出現大的進展。反而是在歐洲，歐盟27國和其他歐洲國家積極參與專利和制造，在PEM和堿性技術方面也做出了重大貢獻，甚至在看似應用前景更渺茫的SOEC技術也出現了進展。

美國在發展質子交換膜制造能力方面非常積極，但在創新方面卻不太積極。中國是在電解槽技術的國際專利申請中貢獻不大，但在制造能力方面投入了大量資金，中國企業尤其專注于更便宜的堿性技術，這種技術歷史悠久，技術成熟，未來改進的期望也較低。

自2007年以來，與化石燃料制氫相關的已公布IPF一直在減少。2007年至2011年間，生物質或廢物（通過氣化或熱解）制氫的專利活動大幅增加，但此后大幅減少。自2010年以來，與通過非電解途徑進行水分離相關的IPF數量也略有減少。2020年，它占電解領域發表的IPF總數的12%。

儲氫技術創新缺乏動力

2001年至2020年，旨在改進現有氫氣儲存技術以及氨和甲醇生產技術的專利活動穩步增長。然而，在過去十年中，氫基燃料開發的創新失去了動力。

純氫目前要么以氣態形式通過管道和管式拖車運輸，要么以液態形式在低溫罐中運輸。自2001年以來的專利趨勢表明，在過去20年中，這些成熟的技術吸引了越來越多的創新努力，這表明該行業有能力改進氫儲運效率。汽車公司是這一領域的積極參與者，并成為其中一些領域的重要專利申請人。

2001年至2020年期間，與使用氫氣生產氨和甲醇相關的已公布IPF的數量也有所增加，這跟電力和運輸部門對氫基燃料的興趣越來越濃有關。這一領域的創新主要集中在歐洲。與純氫儲存技術一樣，這些領域的創新主要由從事化石燃料制氫和處理的公司推動的。

其他氫基燃料（例如航空用合成煤油或合成甲烷）的進展也依賴于效率的提高和成本的降低，但專利數據表明，在過去十年中，這些技術的創新失去了動力。自2011年以來，美國和歐洲主導的合成燃料開發工作一直停滯不前。

2011年至2020年，氫能長距離運輸競爭技術的專利申請迅速增加，液態有機烴（LOHC）的復合平均增長率為12.5%，氨裂解的復合增長率為7.8%。然而，這些專利主要來自科學研究機構，談商業化應用還為時尚早。

終端應用，進展最快的是交通領域

氫能技術在運輸交通領域的強勁增長是由汽車行業燃料電池推進技術的創新推動的。除此外，有一小部分短途航空的創新，這部分創新在無人機表現得最明顯。這些領域的專利活動主要由日本和韓國汽車公司主導，似乎與PEM電解的創新產生了協同效應。相比之下，使用氫、氨或甲醇作為燃料的內燃機和渦輪機的創新進展并不明顯。

參與鋼鐵生產，是氫能應用的一大終端。2011-2020年期間，近40%的專利活動集中于少數鋼鐵生產商和設備供應商。這一領域的創新是由歐洲公司領導，在將最先進的氫技術（如直接還原鐵和熔煉還原）集成到新一代生產設備中，似乎處于更先進的地位。

2022-2020年，氫在建筑和發電中的其他最終用途應用的專利水平有所下降。其背后的原因是，除日本以外，其他地區都對氫能參與建筑應用缺乏興趣，不過對于氫電耦合以及氫儲能的興趣日益增加。

因為氫能技術對于兩次工業革命來說都是非常新鮮的工業領域，所以和氫氣相關的研發型企業也多是初創企業。在391家從事與氫氣相關活動的初創企業中，近70%持有至少一項專利申請。事實上，大多數氫能行業的初創企業都是在實驗室開始他們的旅程，通常依靠專利來獲得這些投資。

報告認為，如果想要技術創新更有效果，低碳氫成本具有競爭力，除了需要強有力的政策，還需要有技術創新與終端應用的結合。如果沒有涉及能源系統每一部分價值鏈的技術改進，低碳氫成本競爭力很難實現。電解水、儲氫罐、低溫儲存、氫動力飛機……氫能未來發展，取決于將請氫氣與其他不同類型硬件的廣泛進步結合，并為其創造新的市場。