近日，中國進(jìn)出口商品交易會(huì)在廣州舉行，新能源展區(qū)首次增設(shè)了氫能新題材。其中，一款通過水制氫驅(qū)動(dòng)自行車行駛40至60公里的氫能自行車引起了廣泛關(guān)注。作為氫能產(chǎn)業(yè)新興應(yīng)用領(lǐng)域的代表，氫能自行車近年來逐漸走進(jìn)人們的視野，以其獨(dú)特的優(yōu)勢成為綠色出行的新潮流。

　　業(yè)內(nèi)人士表示，氫能自行車的概念并非近幾年才出現(xiàn)，但其真正的商業(yè)化應(yīng)用卻是在近幾年才逐漸實(shí)現(xiàn)。隨著氫能技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，氫能自行車開始從實(shí)驗(yàn)室走向市場，成為綠色出行的新選擇。筆者對相關(guān)專利進(jìn)行分析，以期為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有益的參考和借鑒。

　　競相布局專利

　　氫能自行車上的關(guān)鍵部件是氫燃料電池和儲(chǔ)氫容器，需采用加氫方式為儲(chǔ)氫容器充氫。在全球范圍內(nèi)，氫能自行車相關(guān)專利申請最早出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代，其包括設(shè)置在自行車上的氫燃料電池以及如氫氣瓶的儲(chǔ)氫容器。2000年至2010年間，我國申請人開展了可使用在自行車或兩輪車上的氫燃料電池的相關(guān)研究和專利布局。2010年至2023年，在氫能自行車領(lǐng)域，我國的相關(guān)專利申請量占全球總量的79%。在國外，雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)株式會(huì)社、本田技研工業(yè)株式會(huì)社等申請人針對氫燃料電池以及使用氫燃料電池的諸如摩托車的兩輪車展開了研究。

　　從重點(diǎn)申請人的角度來看，國內(nèi)的永安行科技股份有限公司（下稱永安行）、江蘇集萃安泰創(chuàng)明先進(jìn)能源材料研究院有限公司（下稱安泰創(chuàng)明研究院）在氫能自行車相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用上處于領(lǐng)先地位，其氫能自行車相關(guān)專利申請量占國內(nèi)相關(guān)專利總申請量的10%。永安行自成立以來始終致力于公共自行車系統(tǒng)的開發(fā)、制造、集成、安裝、調(diào)試、銷售以及信息技術(shù)服務(wù)。成立之初，永安行就明確了為城市提供完善的公共交通解決方案的目標(biāo)，并迅速成為行業(yè)的佼佼者。其最新研發(fā)的氫能自行車采用固態(tài)氫電池，通過太陽能板自主制氫充氫換氫，可實(shí)現(xiàn)微型制充氫一體。安泰創(chuàng)明研究院在儲(chǔ)氫材料、氫燃料電池方面具有一定的優(yōu)勢。目前，公司成功研制出了首批氫能助力自行車樣車，并將氫能助力自行車的續(xù)航里程提升至145公里。

　　在國外重點(diǎn)申請人方面，日本鈴木株式會(huì)社、德國林德公司、DLR研究機(jī)構(gòu)等均在氫能兩輪車方面進(jìn)行了長期的技術(shù)研發(fā)和專利布局，涵蓋氫燃料電池、儲(chǔ)氫材料、儲(chǔ)氫容器多個(gè)方面。其中林德公司、DLR研究機(jī)構(gòu)也曾相繼推出過氫能源自行車相關(guān)產(chǎn)品，不過受成本以及使用場景等方面的限制，并未獲得大批量生產(chǎn)和推廣。在應(yīng)用方面，法國公司Pragma Industries研制的阿爾法自行車裝有2公升氫燃料罐，可續(xù)航約100公里。

　　針對氫能自行車上的重點(diǎn)部件儲(chǔ)氫容器，經(jīng)歷了從高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫到創(chuàng)新的低壓固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的發(fā)展歷程。20世紀(jì)90年代開始的早期氫能自行車或氫能兩輪車均采用高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)，這種儲(chǔ)氫方式的成本相對較低且技術(shù)成熟，但氣瓶體積大、重量重，且充氣過程存在安全隱患。隨著材料科學(xué)和化學(xué)工藝的發(fā)展，近幾年，低壓固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)逐漸得到發(fā)展并應(yīng)用于氫能自行車中。固態(tài)儲(chǔ)氫裝置能夠在較低的壓力下穩(wěn)定儲(chǔ)存氫氣，且使用時(shí)可以緩慢釋放，這種技術(shù)相比于氣態(tài)儲(chǔ)氫，大幅提升了使用過程中的安全性。同時(shí)，固態(tài)儲(chǔ)氫的體積和重量優(yōu)勢也使得氫能自行車更加便捷、高效。

　　目前，最新的氫能自行車采用的固態(tài)儲(chǔ)氫材料主要是金屬有機(jī)骨架和合金材料，其結(jié)合低壓儲(chǔ)氫和換氫技術(shù)，為騎行者提供了更長的續(xù)航里程和更安全便捷的使用體驗(yàn)。

　　發(fā)展前景廣闊

　　當(dāng)前，氫能自行車已經(jīng)在全國范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。2023年7月，永安行在北京投放了第一批500輛氫能共享單車，開啟了氫能自行車的試點(diǎn)運(yùn)行。2024年4月，鵬飛集團(tuán)聯(lián)手氫航科技也在孝義市投放首批500輛氫能共享單車，為城市綠色出行做出了積極貢獻(xiàn)。盡管尚處于起步階段，但氫能自行車產(chǎn)業(yè)已被許多業(yè)內(nèi)人士看好。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，我國氫需求總量和結(jié)構(gòu)預(yù)測將逐年上升，預(yù)計(jì)到2060年，在交通行業(yè)中，氫氣需求將占總量的31%。

　　與此同時(shí)，地方政府也積極響應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型號(hào)召。2023年10月，我國首個(gè)氫能自行車地方標(biāo)準(zhǔn)《氫能助力自行車通用技術(shù)要求》發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)了我國乃至全球在氫能助力自行車領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)空白。2024年5月，成都市產(chǎn)業(yè)建圈強(qiáng)鏈工作領(lǐng)導(dǎo)小組正式對外公布的《成都市產(chǎn)業(yè)建圈強(qiáng)鏈2024年工作要點(diǎn)》顯示，低空經(jīng)濟(jì)、氫能成為今年成都實(shí)施產(chǎn)業(yè)建圈強(qiáng)鏈行動(dòng)打造的兩條重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。

　　盡管氫能自行車具有諸多優(yōu)勢和良好的市場前景，但其發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)。首先，氫能自行車的制造成本較高，這限制了其在市場上的普及和應(yīng)用。其次，氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的滯后也是制約氫能自行車發(fā)展的一個(gè)重要因素。目前，氫能加注站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)尚不完善，這限制了氫能自行車的行駛范圍和便利性。此外，大眾對氫能自行車的認(rèn)知和接受度也需要進(jìn)一步提高。

　　在筆者看來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的支持，氫能自行車的發(fā)展也面臨著巨大的機(jī)遇。首先，隨著氫能技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，氫能自行車的制造成本將逐漸降低，其安全性將繼續(xù)提升，這將有助于其在市場上的普及和應(yīng)用。其次，各國政府對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的重視也將為氫能自行車的發(fā)展提供有力的政策支持。最后，隨著消費(fèi)者對環(huán)保和健康的關(guān)注度不斷提高，氫能自行車作為一種綠色出行方式將逐漸受到更多消費(fèi)者的青睞。

　　氫能自行車要實(shí)現(xiàn)市場化發(fā)展，需要?dú)淠芷髽I(yè)設(shè)計(jì)出一套可行的商業(yè)運(yùn)營模式，充分利用氫能自行車在續(xù)航、補(bǔ)能、綜合用能成本、安全性等方面的優(yōu)勢條件，縮短氫能兩輪車與消費(fèi)者之間的距離。除了進(jìn)一步優(yōu)化儲(chǔ)氫材料外，整車設(shè)計(jì)和能效管理也成為提高其續(xù)航里程的關(guān)鍵。集成先進(jìn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輕質(zhì)材料技術(shù)，使得氫能自行車的續(xù)航里程進(jìn)一步提升至150公里左右。此外，儲(chǔ)氫方式的演變同樣對安全性能的優(yōu)化起到重要作用。氫能自行車采用固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)后，固態(tài)儲(chǔ)氫材料的使用降低了氫氣泄漏和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，智能感應(yīng)技術(shù)的發(fā)展使得實(shí)時(shí)監(jiān)測氫氣存儲(chǔ)狀態(tài)成為可能，進(jìn)一步提高了應(yīng)急響應(yīng)的效率。

　　我們期待著氫能自行車在推動(dòng)城市綠色出行、促進(jìn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮更大的作用。