根據國際可再生能源署的報告，自2005年以來，氫氣生產技術的專利申請平均每年增長18%，這一速度遠遠高于能源領域的大多數技術。歐洲和日本領先，占水電解技術所有五個子技術領域申請的國際專利總數的50%以上。中國的國際專利在五個技術領域中僅占約4%，但中國在純國內專利申請的數量上占主導地位。

氫能被很多國家確定為可持續未來所需的清潔能源組合的重要組成部分。可再生能源制氫成本下降，加上減少溫室氣體排放的緊迫性，為綠氫提供了前所未有的政治和商業動力。

根據氫氣脫碳情況，一般分為灰色(基于化石燃料)、藍色(基于化石燃料的生產，并帶有碳捕獲、利用和儲存)和綠氫(基于可再生能源)。

有很多國際權威機構的報告顯示，通過可再生能源電解水生產的綠氫(也稱為可再生氫)是綠色能源轉型的核心，預計將在未來幾年迅速增長，將是一個有數萬億規模的市場。除了目前常規的應用場景，氫能未來還可以在高耗能制造業、卡車運輸、航空、航運和供暖等領域應用。

圖說：氫能生產技術與不同來源氫氣的占比，綠氫占比規模依然很小。

來源：環球零碳

綠氫大規模的需求增長，也促進了電解水制綠氫技術的蓬勃發展，而電解技術的創新，又加速降低綠氫生產的成本。

根據國際可再生能源機構(IRENA)的預測，如果全球要實現將溫度控制在1.5°C情景內，到2050年，基于可再生能源的氫氣及其衍生物將占最終能源消費的12%。一些國家已經在其國家氫能戰略中明確列入了電解槽產能部署目標。因此，為了滿足對綠氫不斷增長的需求，需要對電解槽市場進行大規模擴張。

綠氫生產除了需要便宜的綠電，降低電解槽系統成本對于提高綠氫的競爭力也至關重要，而技術創新則是實現這一目標的關鍵。

據IRENA稱，通過改進電解槽的設計和建造、規模經濟、用來源豐富的金屬替代稀缺材料、提高運營效率和靈活性以及與1.5?C氣候目標相一致的高技術部署等關鍵戰略，這些因素組合在一起，使得電解槽工廠的投資成本在短期內可以降低40%，在長期內可以降低80%。

5月中旬，IRENA和歐洲專利局(EPO)的聯合發布了一份電解槽制氫創新趨勢的專利洞察報告，利用專利統計數據揭示了電解水制綠氫領域的趨勢和活力。

報告顯示，自2005年以來，氫氣生產技術的專利申請平均每年增長18%，這一速度遠遠高于能源領域的大多數技術。2016年，水電解技術的國際專利家族數量超過了與從化石資源生產氫氣有關的專利數量(見下圖)。

圖說：該圖顯示了 2005-2020 年所有專利家族(左側)和國際專利家族(右側)的增長趨勢，比較了基于水電解的制氫工藝與使用液態或固態烴原料的工藝專利情況。

來源：IRENA

本報告還分析了與水電解制氫有關的五項子技術，這些技術對降低電解槽的成本非常重要(見下圖)。

圖說：這是不同國家與地區(分別是歐洲、日本、中國、美國、韓國、其他地區)與電解制氫五個子技術領域相關的國際專利國家份額的匯總圖。其中國家是指專利申請人所在的國家。歐洲將歐洲專利組織的 38 個成員國組合在一起。每列頂部的粗體和括號中的數字是該技術領域的國際專利申請總數。

來源：IRENA

—電解槽運行條件和結構：需要在更高的溫度和壓力下的運行，以提高電解器的效率，同時不影響膜的耐久性和性能，同時也能降低成本。

—電催化劑材料：稀缺的材料是電解槽成本和擴大規模的主要障礙，需要有替代這種材料的解決方案，例如使用非貴金屬材料。

—分離器(隔膜、膜)：減少膜的厚度可以提高效率，這反過來可以減少電力消耗。

—電解器(堆棧)的可堆疊性：電極、雙極板和多孔傳輸層可以大大增加堆棧的成本。這些部件的改進，包括它們的制造，可以降低資本成本。

—光電解：光電解法可以將電能和氫氣的生產一步到位，潛在地帶來成本效益，同時解決目前技術成熟度和途徑效率較低的挑戰。

一些重要的發現包括：2018年，基于更便宜的礦物電催化劑的發明專利，超過了基于更傳統但昂貴的電催化劑(使用例如金、銀、鉑或其他貴金屬)的發明數量，證實了對更便宜的替代品的推動。

光電解，即利用光作為能源將水分成氫氣和氧氣，是一項強大的新興技術，其國際專利家族的數量高于平均水平，其中約50%是由大學申請的。

從國家和地區來看，歐洲和日本領先，占所有五個子技術領域申請的國際專利總數的50%以上。歐洲在電解槽(堆棧)的可堆疊性(占該領域專利總數的41%)、電催化劑材料(34%)和電解槽運行條件和結構(32%)方面領先，而日本在光電解(39%)和分離器(隔膜、膜)(36%)方面排名第一。

美國在所有技術領域的平均比例為18%，而韓國在分離器(隔膜、膜)方面的份額最高(16%)，而其他類別的平均比例為7%。

中國的國際專利在五個技術領域中僅占約4%，但中國在純國內專利申請的數量上占主導地位。

在電解槽領域觀察到的巨大勢頭預計將繼續下去，并刺激未來的創新。事實上，專利申請的上升趨勢預示著更多的專利將很快到來，以滿足對新解決方案的迫切需求，在提高技術效率和生產能力的同時降低電解槽的成本。

對綠氫的需求從未如此之大，而電解槽技術的重大創新仍然需要發生，以使該技術在工業層面上可以投入市場。

在不久的將來，將鼓勵創新。電解水制氫領域的創新是一個被廣泛認可的戰略，使氫氣生產在成本上與其他技術相比具有競爭力，并盡可能實現綠色，從而幫助解決諸如脫碳和加速能源轉型的挑戰。