原文發表于《科技導報》2025年第7 期 《全球液氫運輸船專利技術分析及發展建議 》

在碳中和的大環境下，氫能源擁有巨大市場潛力，能否實現液化天然氣一樣的海上運輸規模，成為制約其廣泛應用的關鍵因素，液氫運輸船的研制顯得尤為迫切。《科技導報》邀請中船集團知識產權與成果管理研究中心及滬東中華團隊全面展現液氫運輸船領域的技術創新態勢，從專利布局的角度研究技術發展路徑，并提出發展建議：在研發過程中，加快關鍵技術方向的專利布局，及時挖掘培育核心技術專利，盡快完成專利組合策劃與布局。

為應對全球氣候變化，世界各國相繼出臺環保法案，彰顯了未來全球能源綠色低碳轉型的大趨勢。氫能作為一種清潔無碳、靈活高效且應用場景廣泛的二次能源，具有零碳、可儲能的特點，能夠實現與電能之間的相互轉化，是傳統化石能源與可再生能源的促進者和協同者，已成為全球能源清潔化轉型的重要方向。氫氣儲運作為連接制氫側和用氫側的橋梁，是實現氫能大規模應用的關鍵環節。由于液態氫運輸相對于氣態運輸更具商業優勢，因此，克服液氫低溫特性對液氫運輸船發展的制約，突破相關技術限制，成為氫能能否全球大規模使用的關鍵。

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研究方法

首先，通過查閱文獻、開展會議研討等形式調研液氫運輸船的技術發展動態，聚焦船舶總體設計、液氫儲罐設計、絕緣隔熱系統開發、液貨處理系統研發、船舶動力系統研究等關鍵技術，參考相關技術的中英文關鍵詞和同義詞，結合對應技術的國際專利分類號（international patent classification，IPC），構建專利檢索策略形成檢索式，開展專利檢索。再由本領域的技術人員和專利研究人員從主題詞、專利權人、IPC、應用領域等角度進行篩選去噪和人工標引，構建液氫運輸船專利數據庫，為開展專利技術分析奠定數據基礎。

其次，基于專利數據，采用數理分析方法對當前液氫運輸船的專利申請趨勢、專利類型分布、技術類別和主要專利權人等要素進行定量分析，展現當前全球液氫運輸船的創新發展態勢。在此基礎上，篩選關鍵技術領域核心專利，分析技術方案，明晰技術發展路徑。同時，開展針對液氫運輸船主要創新主體的專利布局重點對比研究，揭示相關創新主體在本領域的專利保護思路。

最后，結合專利分析結論，結合情報跟蹤和市場分析等其他學科方法進行解讀和驗證，為中國液氫運輸船研制相關創新主體的技術發展和專利布局提出合理化對策建議。

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液氫運輸船全球專利態勢分析

基于PatSnap全球專利數據庫，檢索近20年液氫運輸船相關技術領域的專利數據。本領域的創新主體正不斷加緊對綠色低碳新能源的相關技術研發，對液氫運輸船的相關技術創新活動也愈發活躍，其相關專利技術申請進入快速增長期（圖1）。

圖1 全球液氫運輸船專利申請趨勢

專利類型的分布是判斷該技術領域創新水平高低的重要指標，也是衡量相關創新主體對本領域技術創新成果重視程度的關鍵要素。圖2為液氫運輸船專利類型分析圖，由此可知，當前該領域的相關技術專利具備較高創新水平，同時本領域的創新主體也十分重視相關技術的創新保護，更傾向于通過申請技術保護周期更長、保護范圍更全面的發明專利進行創新成果保護。未來的發展勢頭強勁，相關專利技術發展仍舊處于成長期。

圖2 全球液氫運輸船專利類型分析

通過將液氫運輸船專利進行IPC技術歸類，直觀展現該領域當前的技術創新方向和專利布局熱點。表1為液氫運輸船專利IPC分析。進一步結合具體的專利文本分析可知，當前液氫運輸船相關專利數據中，船型設計、儲罐結構、液貨處理系統是當前創新熱點，各創新主體的專利布局重點主要集中在開發與液氫儲罐適配的船型和解決液氫儲存、液氫運輸過程中蒸發處理2項關鍵難題。

表1 全球液氫運輸船專利IPC分析

為進一步展現液氫運輸船關鍵技術各創新主體間的主要競爭態勢，為國內相關創新主體有針對性地開展專利侵權風險規避和技術研發提供參考，我們將液氫運輸船主要創新主體在本領域的專利技術布局情況進行匯總和歸納，如表2液氫運輸船主要創新主體專利布局分析所示。通過對專利文本的進一步研讀，總結歸納其核心布局要點發現，目前液氫儲罐、液貨處理系統是液氫運輸船實現應用所需突破的關鍵核心技術；液氫運輸船設計與布置則主要是基于液氫儲罐的特點，在液化天然氣（liquefied natural gas，LNG）運輸船型上進行針對性改進；而液氫運輸船動力目前主要聚焦在LNG動力、氫發動機、氫燃料電池3種技術路線。

表2 全球液氫運輸船主要創新主體專利布局分析

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關鍵技術專利創新態勢分析

3.1 船舶總體設計

截至2023年10月，在液氫運輸船船舶總體設計相關技術領域，川崎重工、三星重工和大宇造船3家企業具有較為明顯的技術優勢，表3為液氫運輸船船舶總體設計專利創新態勢分析。

表3 船舶總體設計專利創新態勢分析

3.2 液氫儲罐設計

不同于傳統的陸用液氫儲罐，液氫運輸船的液氫儲罐設計，一方面需要關注儲罐結型式對船舶空間布置的影響以期實現液氫運載量的最大化，提高船舶運輸的經濟性；另一方面需要關注在遠洋運輸中不同海況條件下船舶姿態化對液氫存儲的影響以期實現液氫運載過程的平穩高效，提高船舶運輸的安全性。同時，液氫儲罐與船舶系統的適配性也是需要重點關注的方向之一。表4為液氫運輸船液氫儲罐設計專利創新態勢分析。

表 4 液氫儲罐設計專利創新態勢分析

3.3 液貨處理系統研發

液氫運輸船的液貨處理系統是實現提高液氫運輸效率的關鍵系統之一，結合專利數據展現的技術創新方向可知，當前本領域的技術創新主要圍繞液氫泵、氫氣壓縮機、氫氣再液化系統、氫氣換熱器等技術方向展開。表5為液氫運輸船液貨處理系統專利創新態勢分析。

表5 液貨處理系統專利創新態勢分析

3.4 液氫動力系統研究

隨著綠色能源動力系統的不斷發展，開發綠色能源儲存、運輸、使用一體化的新能源船舶已經成為未來綠色船舶發展的重點方向之一。綜合液氫運輸船關鍵技術領域的檢索結果和當前船舶領域的液氫動力發展現狀可知，目前本領域的相關技術創新仍處于探索階段，相關創新主體在本領域的相關技術專利布局數量較少，其中國外創新主體，川崎重工、大宇造船等企業擁有的4項技術方案，主要是將蒸發氣體供應到發動機端，類似于LNG供氣系統的思路；三星重工提出一種氫燃料電池船的技術方案。國內創新主體青島科技大學提出一種LNG動力液氫運輸船利用燃料冷能預冷液氫艙的系統；北京工業大學提出一種基于液氫燃料的橢圓活塞旋轉發動機及其控制方法。

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發展建議

鑒于中國在液氫運輸船研制、專利保護方面落后于川崎重工，以及歐洲、韓國的企業，未來自主研發設計建造液氫運輸船難免觸碰專利壁壘，發生專利糾紛。為對中國液氫運輸船研制形成有效專利保護，并預先防范化解潛在專利糾紛，中國相關創新主體可以考慮從以下幾個方面進行發展布局。

1）在技術創新方面，充分剖析川崎重工專利布局體系，理清專利技術方案保護要點，提煉可借鑒的技術方案。

2）在專利布局方面，參考川崎重工、林德公司及法國液空專利布局思路，重點圍繞液氫運輸船的船型結構、儲罐型式（多種類型）、機艙布置方案，以及再液化系統（制冷劑的選擇）開展專利布局，在技術方案成熟應用之前，盡早完成所有具有潛在應用可能性技術方案的專利保護，尤其是再液化系統的專利布局，須盡快形成國內外專利組合。

3）在專利風險方面，重點跟蹤川崎重工、林德集團、法國液空在中國布局專利法律狀態，以及最新公開專利是否進入中國和潛在船東所在國家。

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結論與展望

我們通過對全球液氫運輸船相關技術專利的檢索分析發現，目前該領域的專利技術正處于成長期，專利申請數量逐年增長，未來一段時間仍有較大可能保持穩定的增長態勢。當前液氫運輸船的船舶總體設計、液氫儲罐設計、液貨處理系統及液氫動力系統等關鍵技術領域涵蓋的技術路線較多，部分技術仍舊處于探索階段。

因此，中國的相關創新主體應當抓住液氫運輸船關鍵技術發展的歷史機遇，充分借鑒LNG運輸船的相關技術，結合陸上儲氫裝置技術，重點圍繞液氫運輸船布置、液氫儲罐設計、液氫蒸發氣體處理3大核心問題開展技術創新。同時，加快設計思路的專利布局，學習借鑒國外創新主體在液氫運輸船的船型結構、儲罐型式（多種類型）、機艙布置方案以及再液化系統（含制冷劑的選擇）等領域關鍵技術方向的專利布局方案，在研發過程中，加快關鍵技術方向的專利布局，及時挖掘培育核心技術專利，盡快完成專利組合策劃與布局。

本文作者：劉曉鵬、金燕子、何新、陳婷、伍漢青

作者簡介：劉曉鵬，中國船舶集團有限公司綜合技術經濟研究院，工程師，研究方向為船舶知識產權研究；何新（通信作者），中國船舶集團有限公司綜合技術經濟研究院，高級工程師，研究方向為船舶知識產權研究。

文章來源 ： 劉曉鵬, 金燕子, 何新, 陳婷, 伍漢青. 全球液氫運輸船專利技術分析及發展建議[J]. 科技導報, 2025, 43(7): 92-99 .

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