氢

Aenert news. Invention analysis
通过水电解生产氢气在现代世界具有重要意义。作为一种替代发电方式，它具有解决与可持续发展和气候变化相关的全球挑战的潜力。它为社会提供了多种优势，包括在绿色能源生产的情况下能源部门的脱碳、对于间歇性能源发电的社区非常重要的能源存储和电网平衡、更绿色的交通和工业部门以及能源独立。

水电解制氢的主要问题之一是主要过程的效率。它代表电解池本身及其主要部件（阴极、阳极、隔膜和相关催化剂）的性能。它可以包括工艺的能源效率、启动时间、工艺的稳定性、催化剂的活性以及其他能够确保高反应速率的要素等重要方面。

以下是对最近与改进相关的专利的简短回顾通过电解水制氢的主要过程的效率。为了进行本次审查，我们收集了过去 5 年发布的 2000 项专利。当这些专利描述了可以在电解槽中使用或用作电解槽的装置、方法或组合物，并且作者表明他们的发明在某种程度上旨在提高电解槽中发生的过程的效率时，这些专利被认为适用于所考虑的主题。除此之外，本发明还可以涉及电解的其他问题和其他方面。

以下是近期旨在解决主要工艺效率低下问题的电解专利池中按专利份额排名靠前的申请人列表。

Applicants’ share in the intellectual property market, %. Patents, 2019-2023

Value: Market involvement ratio*;  Y axis: Ownership ratio; Bubble size: Volume ratio.

*(Market involvement ratio = volume ratio multiplied by ownership ratio, where Volume ratio - share of applicant documents in total number of documents, Ownership ratio - applicant's participation share in total number of documents)

各种类型的电解可用于生产氢气水。在本次精选文件中，OEL（包括未明确识别电解类型的文件和归因于其他类型电解的文件）几乎占所有专利的一半。其次是碱性电解、聚合物电解质膜电解和固体氧化物电解：

Recent patents by type of electrolysis

另一个细分包括最近修订的专利中涵盖的电解的特殊方面。在这里，催化剂显然是最受欢迎的技术元素。接下来是公开电解器、阳极和阴极的发明：

Recent patents by special aspects of electrolysis

以下是分配给水电解主要过程低效率的最新专利的顶级 IPC 指数：

根据国际专利分类，上述IPC指数有以下定义： C25B1/04——通过水的电解；C25B11/091-由至少一种催化元素和至少一种催化化合物组成；由两种或多种催化元素或催化化合物组成；C25B11/06——按所用催化材料分类；B82Y40/00-纳米结构的制造或处理；C25B15/08-供应或去除反应物或电解质；电解质再生；C25B9/19——带隔膜；B82Y30/00 - 材料或表面科学纳米技术，例如纳米复合材料；C25B9/23-包含其中或其上嵌入电极材料的离子交换膜；C25B11/031——多孔电极；C25B11/075 - 由单一催化元素或催化化合物组成。

就评分点而言，以下是正在考虑的集合中最突出的文献：

评分：21
CN114196966B / CAS DICP 大连化学物理研究所 (CN) / 质子膜和 CCM（连续电流模块）集成的 PEM 制备方法和装置（质子交换膜）水电解；
US11078579B2 / Commissariat à l'énergieatomique et aux énergies Alternatives (FR) / 构成 HTE 电解槽互连器或 SOFC 燃料电池互连器的组件以及相关生产工艺；
KR101991730B1 / De Nora Permelec Ltd (JP)；川崎重工业株式会社（日本）/碱性水电解用阳极及碱性水电解用阳极的制造方法；
JP6615682B2 / De Nora Permelec Ltd (JP)；川崎重工业株式会社（日本）/碱性水电解用阳极及碱性水电解用阳极的制造方法；
评级：20
CN112126946B / CAS DICP 大连化学物理研究所 / 酸碱水电解用复合膜及其制备方法和应用；
CA3093203C / De Nora Permelec Ltd (JP)；国立大学法人横滨国立大学（JP）；川崎重工业株式会社（日本）/电解电极及其制造方法；
US10619255B2 / De Nora Permelec Ltd (JP)；川崎重工业株式会社（日本）/碱性水电解用阳极及碱性水电解用阳极的制造方法；
CA3018074C / De Nora Permelec Ltd (JP)；川崎重工业株式会社（日本）/碱性水电解用阳极及碱性水电解用阳极的制造方法；
CN108779563B / De Nora Permelec Ltd (JP); 川崎重工业株式会社（日本）/碱性水电解用阳极及碱性水电解用阳极的制造方法；
US11094953B2/3M Innovative Properties Company（美国）/具有析氧催化剂电极的电极膜组件及其制造和使用方法。

在该集合中，过去五年中至少发表一项专利的最大专利家族包括 54 份、38 份和 26 份专利文件，分别以核心文件 US11018345B2、US11371153B2 和 US11459662B2 为代表（核心文件是基础文件）在一般可访问的专利数据库中可以找到本发明的完整描述的文件）：用于

管理电化学反应的方法和电化学电池/P：US11018345B2/IPC：H01M4/86、C25B1/13、C25B1/14、C25B1/245、 C25B1/26、C25B1/30、C25B9/19、C25B11/031、C25C7/00、H01M4/88、H01M8/04089、H01M8/08、H01M8/083、/斯威格斯格哈德·弗雷德里克；纳特斯塔德·安德鲁；安蒂奥霍斯·丹尼斯；等人。/ AquaHydrex PTY Ltd（澳大利亚）/ 应用程序。日期：2019年1月28日；出版。日期：2021年5月25日 / 美国专利商标局 / 核心文件：US11018345B2 / 技术类别：PEME / 技术要素：Els / 问题：LEMP、HCM、LEHD / 技术解决方案类型：M、C / 权利要求：26 / 评级： 16；该系列中的第二份最新文件于 2020 年 4 月 28 日发布 (US10637068B2)；

水电解装置的操作方法 / P: US11371153B2 / IPC: C25B15/02, C02F1/42, C25B15/08, C25B13/08, C25B1/04, C25B9/19, C25B9/23, C25B9/73 / Höller Stefan / Hoeller Electrolyzer GmbH（德国）/应用。日期：2018年4月23日；出版。日期：2022年6月28日 / 美国专利商标局 / 核心文件：US11371153B2 / 技术类别：PEME / 技术要素：SAW / 问题：LEMP、HORR / 技术解决方案类型：D、M / 权利要求：17 / 评级：16；该系列的最新文档发布于 06.04.2023 (AU2018257600B2) 和 09.02.2023 (AU2017411874B2)。

包含疏液多孔膜的电化学反应器 / P：US11459662B2 / IPC：H01M6/32、A61B18/04、A61F7/03、A61F7/12、C25B1/04、C25B1/16、C25B1/34、C25B9/19、C25B9/73 , C25B11/031, H01G9/02, H01G9/035, H01G9/048, H01G9/07, H01G9/10, H01G9/145, H01G9/21, H01G11/52, H01M6/04, H01M6/16, H01M6/22, H01M6 /34、H01M6/36、H01M6/38、H01M10/0566、H01M10/26、H01M10/36、H01M12/08、H01M50/40、H01M50/60、H01M50/618 / 村原正孝 / M Hikari & Energy Laboratory Co,有限公司（日本）/申请。日期：2019年7月22日；出版。日期：2022年10月4日 / 美国专利商标局 / 核心文件：US11459662B2 / 技术类别：OEL / 技术要素：Els / 问题：LEMP、HCG / 技术解决方案类型：D / 权利要求：8 / 评级：12；该系列的最新文档于 2023 年 6 月 21 日发布 (EP3042717B1)。

上述文件中使用了以下缩写： C - 组合物；D——设备；M——方法；OEL——其他电解；PEME——聚合物电解质膜电解；Els - 电解槽；SAW——整个系统；HCG——总体成本较高；HCM——材料成本高；HORR - 高运营成本/维修和更换；LEMP - 低效率/主要流程。

下面我们提供了上述最大专利族的文件的简短摘要：

专利 US11018345B2 于 2021 年 5 月 25 日授予 AquaHydrex PTY Ltd (AU)。它公开了电化学电池的设计及其操作方法。该电池包括气体扩散电极、液体电解质室和气体区域，由不导电的“……润湿压力大于0.2巴的多孔透气聚合物膜”（例如膨胀聚四氟乙烯（ePTFE）膜）分隔开，其对于电解质基本上是不可渗透的并且具有50-500nm的孔径。气体扩散电极的润湿压力与多孔膜的润湿压力相同，该膜粘附至该电极。多孔导电材料通过包含催化剂的粘合剂材料附着至膜。根据本发明的方法，在电解质室中施加的压力比气体区域中的压力差至少0.2巴。通过压力测量装置和控制装置将建议的压差维持在低于润湿压力 0.1 巴至 0.3 巴之间。
作者提到，本发明解决了能源效率和成本等问题，例如与设备生产和催化剂相关的问题。
该专利属于一个专利族，该专利族包含 2015 年至 2021 年间在美国、澳大利亚、加拿大、WO、韩国、俄罗斯、巴西、欧洲、日本、墨西哥和中国发表的 54 篇文献。由编辑委员会

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