豐田燃料電池技術專利分析

2024年3月21日發(作者：生日賀卡祝福)

豐田燃料電池技術專利分析

發布時間：2022-07-25T02:21:10.137Z 來源：《科學與技術》2022年第30卷第3月第5期 作者： 趙曄1

[導讀] 本文主要分析了全球重點申請人燃料電池申請量，選擇燃料電池的龍頭企業豐田公司進行專利分析

趙曄1

（1國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇，蘇州）

摘要：本文主要分析了全球重點申請人燃料電池申請量，選擇燃料電池的龍頭企業豐田公司進行專利分析，首先對豐田公司燃料電

池技術進行總體分析，然后對豐田公司在燃料電池的核心部件膜電極技術專利上進行分析，并且了解其發展歷程和技術發展路線，考察豐

田公司在膜電極中的核心專利，進一步幫助國內企業了解燃料電池膜電極的申請趨勢和重點研究方向，對今后更好的致力于燃料電池膜電

極的研究提供數據參考，進一步提高燃料電池的性能，并且獲得更好的專利布局。

關鍵詞：燃料電池 豐田 膜電極 專利

一、豐田公司燃料電池技術總體分析

為研究豐田在燃料電池方面的專利技術布局，對豐田的專利申請進行主題分析，圖1為豐田的燃料電池技術主題旭日圖，該圖直觀的

體現了豐田在燃料電池技術方面的專利布局。整體來看，不管是對于電池堆組件的各部件還是對于燃料電池的系統控制，豐田都進行了廣

泛的研究，研究內容機會覆蓋了燃料電池相關技術的方方面面。另外，從圖中可以看出，電堆及其組件技術方面的申請量占總申請量

44.60%，少于輔助裝置。在電堆及其組件技術主題分析中，膜電極方面的專利申請量以占總申請量的25.4%的絕對優勢高于雙極板、電池

堆、密封和單電池裝配，膜電極作為影響燃料電池性能的關鍵性因素，豐田對其研究程度應該是領先于整個行業，豐田在降低燃料電池膜

電極組件等的成本和提升其性能上下了很大功夫。因此，本技術綜述將重點對豐田公司在燃料電池膜電極上的專利技術進行分析。

二、申請趨勢分析

圖2為豐田在涉及燃料電池相關技術主題的專利申請量趨勢圖，大體可以分為以下階段：

（1）緩慢增長期（2000年之前）

2000年之前的這一時期，豐田在涉及本報告燃料電池相關技術主題的專利申請量處于緩慢增長階段，年度申請量較低，基本都在100

項以下。

（2）快速增長期（2001-2007年）

在2000年左右豐田趕上了全球第一波燃料電池汽車研發熱潮，此階段內，豐田在燃料電池技術方面的布局愈加廣泛且申請量快速增

加，其專利申請基本涵蓋燃料電池所有相關技術主題，并且技術水平在全球處于領先地位。

（3）穩定發展期（2008年-至今）

2008年之后的申請量相對于2006、2007年有明顯的降低，這可能與2008年的金融危機和業內對氫燃料電池商業化的質疑有關。此階

段，豐田在燃料電池方面的專利申請量增長速度相對于上一個階段明顯放緩，申請量呈波浪式穩定發展，但是申請量仍比較大。2019年的

部分申請還未公開，基于目前的申請趨勢不能確定2019年之后豐田在燃料電池相關技術的發展狀況。但是作為燃料電池第一大企業，并將

氫動力視為未來汽車的關鍵必由之路，可以預見豐田在燃料電池相關技術的研究水平必然保持領先地位。

三、豐田公司膜電極技術發展路線

目前，燃料電池商業化的最大問題就是成本太高，為了與內燃機競爭，燃料電池的成本必須降到50美元每千瓦，而降低燃料電池的

成本的三個關鍵部件包括電極，影響電極成本的最重要因素無疑是催化劑。豐田為降低催化劑成本，催化劑的申請趨勢由貴金屬材料向貴

金屬-過渡金屬復合材料發展，由貴金屬向非貴金屬催化劑發展，如碳化物、金屬絡合物、鈣鈦礦和陶瓷材料等。并且也從貴金屬的形貌上

改進進一步降低成本。在大量研究催化劑基礎上，催化劑的載體以及催化劑層也有相應的技術路線，催化劑層主要針對層結構中的孔結構

以及孔分布進行研究并進行專利布局，并且對于油墨中的溶劑以及添加劑都進行了逐步布局。而氣體擴散層主要有兩條技術發展路線。第

一條為氣體擴散層材料技術發展路線，主要針對多孔材料中的添加劑如造孔劑、纖維、樹脂和表面層的改性進行研究；第二條為氣體擴散

層結構技術發展路線，主要是針對材料表面的結構如凹陷、多孔結構進行研究。電解質膜同樣也是兩條發展技術路線，分別為電解質材料

和電解質膜結構的技術發展路線，電解質膜結構主要是在改善電解質膜的吸水和疏水性方面進行技術布局，以及在改善與催化劑層的接觸

方面進行進行布局。

四、總結

雖然近年來豐田的專利申請量減少，但其并沒有停止燃料電池的研究步伐，始終視燃料電池車是終極環保車，將未來的研發重心從

技術成熟的混合動力汽車逐漸轉向燃料電池汽車，在其他汽車生產廠商致力于純電動等其他新能源汽車研發的時候，豐田不斷攻克燃料電

池汽車車面臨的技術難題，使其一直走在該領域的前列。我國的燃料電池技術相對于全球領先國家依然存在著不小的差距，但是發展速度

迅猛，也不缺乏重要的技術研發團隊，燃料電池技術也必然會向產業鏈下游應用領域擴展，我國申請人應該提高專利保護意識，學習和借

鑒國外優秀企業的專利申請和保護策略，注意自身專利的挖掘和優化組合，形成一定量的專利組合，提前對海外潛在市場國家和地區進行

專利布局。