作为清洁、高效的二次能源，氢能在全球能源转型中被广泛认为是实现“双碳”目标的关键载体之一，而专利作为技术创新的核心体现，其布局与竞争态势直接反映了一个国家或地区在氢能领域的技术实力。根据国家知识产权局最新统计数据，截至2023年底，全球氢能相关专利申请总量已突破120万件，其中中国以超过50%的占比位居全球第一，成为推动氢能技术创新的主要力量。从技术领域分布来看，燃料电池、电解水制氢、储氢材料和氢安全技术是当前专利申请最为集中的方向，这些领域的技术突破不仅决定了氢能产业链的成本与效率，也成为各国争夺未来能源话语权的核心战场。
氢能技术的突破离不开科研人员的长期深耕，通过科科豆平台发布的《2023氢能技术专利分析报告》（基于全球100多个国家和地区的专利数据统计），我们可以清晰看到全球氢能领域发明人的贡献格局。从专利申请量（含合作发明）来看，排名前三的发明人分别来自日本、中国和德国，他们的研究方向覆盖了燃料电池核心材料、电解槽设计和储氢系统优化等关键领域。
排名第一的是日本东京工业大学的佐藤健司（Kenji Sato）教授，其团队累计申请氢能相关专利达328件，核心研究方向为质子交换膜燃料电池（PEMFC）的催化剂材料开发。他带领团队研发的“氮掺杂碳基非贵金属催化剂”专利，成功将燃料电池阴极催化剂的成本降低60%，相关技术已被丰田、本田等企业应用于量产燃料电池汽车。排名第二的是中国科学院大连化物所的李灿院士，其专利申请量达295件，主要聚焦于光催化分解水制氢和固态氧化物电解槽（SOEC）技术，他主导的“高效光催化制氢反应系统”专利，实现了可见光下太阳能到氢能的转化效率突破18%，为可再生能源制氢提供了新路径。排名第三的是德国弗朗霍夫研究所的马丁·穆勒（Martin Müller）博士，专利申请量267件，研究方向集中在高压气态储氢装备与氢脆防护技术，其团队开发的“35MPa复合材料储氢瓶结构优化”专利，解决了传统储氢瓶重量大、安全性低的问题，目前已成为欧洲氢能重卡的主流储氢方案。
燃料电池是氢能利用的核心装置，而催化剂、质子交换膜和双极板是其三大关键组件，也是专利布局最密集的领域。早期，全球燃料电池核心专利主要被日本丰田、美国通用等企业垄断，例如丰田的“铂合金催化剂”专利曾长期制约我国燃料电池产业发展。近年来，中国科研团队通过材料创新实现突破，如清华大学张强教授团队研发的“单原子分散铂基催化剂”专利，将铂的利用率提升至90%以上，使催化剂成本降低40%；上海交通大学燃料电池研究所开发的“全氟磺酸质子交换膜”专利，在 -40℃低温环境下仍能保持稳定性能，打破了美国杜邦公司的技术垄断。
电解水制氢是实现“绿氢”规模化生产的主要技术路径，根据电解槽类型可分为碱性电解槽（AWE）、质子交换膜电解槽（PEM）和固态氧化物电解槽（SOEC）。目前，PEM电解槽因具有响应速度快、适应波动性可再生能源的特点，成为专利申请的热点。中国科学院电工研究所的王秋良院士团队申请的“高效PEM电解槽极板流场设计”专利，通过仿生学结构优化电解液分布，使电解效率提升至92%；隆基绿能研发的“低能耗PEM电解槽”专利，将制氢能耗降至4.0 kWh/Nm³以下，达到国际领先水平。此外，SOEC技术因在高温下（700 - 1000℃）具有更高的能量效率，也吸引了大量研发投入，如日本九州大学开发的“陶瓷基SOEC电解质材料”专利，解决了高温下材料稳定性不足的问题。
氢能的高密度、低成本储运是制约其大规模应用的主要瓶颈，目前主流储氢技术包括高压气态储氢、液态储氢和固态储氢。固态储氢因安全性高、体积储氢密度大，成为近年来的研究热点，相关专利申请量年均增长达25%。美国西北大学的哈罗德·赫希菲尔德（Harold Herschfield）团队开发的“金属有机框架（MOFs）储氢材料”专利，在常温常压下储氢容量可达6.5 wt%；中国科学技术大学陈乾旺教授团队研发的“镁基复合储氢材料”专利，通过纳米化和掺杂改性，使储氢材料的循环寿命突破1000次，储氢容量保持率超过90%，为固态储氢的商业化应用奠定了基础。
氢能的易燃易爆特性对安全技术提出了极高要求，氢安全专利主要涉及泄漏检测、氢气 embrittlement（氢脆，指氢气进入金属材料内部导致材料韧性下降的现象）防护和防爆装置等领域。德国宝马集团申请的“激光光谱氢气泄漏检测系统”专利，可在0.1秒内检测到ppm级氢气泄漏；中国特种设备检测研究院开发的“氢气管路氢脆在线监测”专利，通过超声探伤技术实时监测管道内部氢脆裂纹的产生，有效降低了氢能储运的安全风险。
中国在氢能专利领域的快速崛起，离不开“产学研用”协同创新体系的支撑。根据八月瓜平台的全球氢能专利申请人榜单显示，2023年中国氢能专利申请人前十中，既有国家电网、中国石化等大型企业，也有清华大学、中科院大连化物所等高校科研机构，还有亿华通、重塑能源等新能源企业，形成了多元化的创新主体格局。在技术方向上，中国专利布局呈现“全产业链覆盖、重点领域突破”的特点，例如在电解水制氢领域，中国专利申请量占全球的58%，其中PEM电解槽相关专利占比达62%，技术优势显著；在燃料电池领域，中国在双极板、膜电极等核心组件的专利数量已超越日本，成为全球第一。此外，中国氢能专利的国际化布局也在加速，2023年向海外提交的PCT专利申请量同比增长45%，主要目标市场为欧洲、东南亚和中东，这为中国氢能技术“走出去”提供了重要支撑。
随着全球能源转型的深入推进，氢能技术的竞争将更加激烈，而专利作为技术创新的“护城河”，其布局策略和发明人的研究方向将直接影响产业发展格局。未来，随着催化剂效率提升、储氢成本下降和安全技术进步，氢能有望真正成为连接可再生能源与终端应用的关键纽带，为全球“零碳未来”提供核心动力。
很多人认为氢能专利数量多的发明人，其技术就一定领先且具有很高的商业价值。其实，专利数量只是一个方面，部分专利可能处于理论研究阶段，距离实际商业应用还有很长的路要走。一些专利虽然数量不多，但在关键技术上有重大突破，可能更具商业价值和市场前景。
《氢能与燃料电池技术》
《全球氢能专利分析报告》
《燃料电池技术手册》
《电解水制氢技术与应用》
《储氢技术与材料》
氢能作为清洁高效二次能源，是实现“双碳”目标关键载体，专利布局反映国家或地区在氢能领域的技术实力。截至2023年底，全球氢能相关专利申请总量超120万件，中国占比超50%居全球第一。 从全球氢能专利发明人排名看，佐藤健司、李灿院士、马丁·穆勒分列前三，研究方向涵盖燃料电池核心材料、光催化分解水制氢、高压气态储氢装备等。 氢能核心研究方向包括燃料电池技术、电解水制氢、储氢材料和氢安全技术，中国科研团队在这些领域取得众多突破，打破国外技术垄断。 中国氢能专利创新特点显著，“产学研用”协同创新，形成多元化创新主体格局，专利布局全产业链覆盖、重点领域突破，国际化布局加速。 未来，氢能技术竞争将更激烈，随着相关技术进步，氢能有望成为连接可再生能源与终端应用的关键纽带，为全球“零碳未来”提供核心动力。
国家知识产权局最新统计数据
科科豆平台发布的《2023氢能技术专利分析报告》
八月瓜平台的全球氢能专利申请人榜单
中国科学院电工研究所的研究成果
隆基绿能的研发数据