本刊前文(製備成本下降、應用範圍增廣:氫能源未來充滿想像空間)曾經介紹過氫氣能源產業的發展前景,尤其是兼具交通運輸燃料和生產工業原料的特性,被看好成為節能減碳風潮下,唯一能替代傳統石化產品的選項。

事實上,懂得放長線釣大魚的創投資金,還有各大產業龍頭,在過去十年來已經默默佈局氫能源的上下游產業鏈和相關技術。隨著碳排放的法規要求日益嚴格,還有人類社會對能源的需求節節高升,在下一個十年,就能看到氫能源經濟慢慢開花結果。
根據歐洲專利局(EPO)的統計分析,從2015年至今,國際創投在氫氣相關的新創企業投資金額和案量節節高升,例如2021年時,在風險較高、可能還停留在原創技術概念的早期融資(Early Stage)上,全球總共有83個案件,募得高達超過10億美元的資金。同一時間內,已有明確商業模式、即將完成上市的晚期融資(Later Stage),也完成了27件募資案(圖1)。
過去10年間,氫能源廣受國際創投資金追捧

氫能源的專利佈局活動也十分活躍。根據EPO統計,從2001年開始至今,除了美國以外,包括歐盟、日本、中國大陸與韓國企業在氫能源上均維持成長態勢,其中又以歐盟和日本在2015年後穩定居於領先地位,到2020年為止,歐盟與日本企業在國際專利家族的佔比上分別有28%和24%。至於韓國和中國大陸企業雖然也相當積極,但在專利規模的佔比仍分別只有7%與4%,還有很大的進步空間(圖2)。

在前五強中,最值得注意的反而是美國。雖然在國際專利家族的整體佔比上也有20%,與歐盟、日本相去不遠,但從2015年之後,美國企業每年在氫能源專利的布局力道反而出現衰退,也在這一年正式被日本企業超越,與韓國、中國大陸的距離也漸漸拉近。換言之,美國在氫能源科技上,已經不具備太多的國際優勢。
日本重視新科技、歐盟固守舊科技
歐盟、日本前兩強也各有側重的布局方向。EPO指出,氫氣的生產、儲存運輸到終端應用所涉及的技術,可分為「既有技術」與「新興技術」兩類。在既有技術當中,氫氣的生產方法多為從天然氣、石油開採過程中生成,也就是俗稱的灰氫、褐氫技術,而後續的儲存運輸及應用也與石化產品無異,像是壓縮或液化運輸、以及用於生產甲醇(methanol)和氨氣(ammonia)等化學品。也就是說,在既有技術領域中,氫氣很容易被視為傳統石化工業的一環。
然而,在全球節能減碳的浪潮中,新興技術中的氫能源就呈現另一番風貌。以生產來說,注重的是水電解、碳捕捉或者其他水分子分解技術,也就是盡量排除傳統石化原料的藍氫、綠氫技術;此外,新興技術也相當重視新應用的開發,期望能將氫能源導入運輸、發電、建築、工業生產等傳統高耗能、高排碳的產業。
有著悠久石化業歷史的歐盟國家,自然是既有技術的強項。在既有技術的專利佈局前四強中,就有3家是來自歐陸的老牌石化集團,例如第一名的法國液空集團(Air Liquide),在氫氣的生產和儲存運輸上分別有174與94個國際專利家族,德國的林德集團(Linde),在氫氣產業鏈上也擁有近250個國際專利家族(表1)。
生產 | 儲存運輸 | 終端應用 | |
Air Liquide(法國) | 174 | 94 | 18 |
Linde(德國) | 155 | 87 | 9 |
Air Products(美國) | 61 | 30 | 2 |
BASF(德國) | 34 | 23 | 2 |
表1. 全球前四大氫能源既有技術專利權人與相關領域國際專利家族數量;資料來源:Hydrogen patents for a clean energy future, EPO, 2023/1/10
但在新興技術中,幾乎都是日本和韓國企業的天下,尤其是在終端應用領域,日本的豐田(Toyota)、本田(Honda)和韓國的現代汽車(Hyundai),都擁有超過200項的國際專利家族,排名第4的日本綜合電機廠松下(Panasonic),則是在著重在氫氣的潔淨生產技術上(表2)。
生產 | 儲存運輸 | 終端應用 | |
Toyota(日本) | 48 | 50 | 528 |
Hyundai(韓國) | 16 | 14 | 319 |
Honda(日本) | 18 | 16 | 200 |
Panasonic(日本) | 128 | 1 | 6 |
表2. 全球前四大氫能源新興技術專利權人與相關領域國際專利家族數量;資料來源:Hydrogen patents for a clean energy future, EPO, 2023/1/10
用途:汽車運輸佔絕大多數
很明顯地,在終端應用領域上,日、韓的大汽車廠已經有相當多的國際專利家族數量。事實上,交通運輸正是氫能源在終端運用中最被期待的方向,擁有的專利家族數量遙遙領先建築、發電等其他產業。至於在運輸業內,又以汽車燃料電池(fuel cell)的應用最為成熟,從2011年開始專利家族數量就年年成長,到2020年已超過230件,至於在內燃機(Internal combustion engine, ICE)上的應用布局就相對較少,在2020年甚至還被航空產業應用超越。

值得注意的是,豐田、本田、現代汽車這些公司,早就已經跨出汽車製造本業,將事業觸角伸至飛行器、機器人等領域。它們將會跟當紅的氫能源產生什麼火花?十分令人期待。
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