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水素燃料車がまもなく一般家庭にやってくる

--中国は既に車両用水素燃料電池のコア技術に精通しており、独自の知的財産権を有する燃料電池動力システムのプラットフォームを基本的に確立している

先日、2018年第1回目の科学技術成果転換契約締結会・中国地質大学(武漢)部会において、武漢地質資源環境工業技術研究院(研究所)がこの研究院の水素燃料車の成果転換及び産業化プロジェクトについて武漢九興金融控股集団有限公司(控股集団=ホールディンググループ)と20億元(約325億円)で合意、提携することになった。プロジェクトは、2020年までに完成車の生産力が年間生産量5万台になる見込みである。これに対して、先日、「日本経済新聞」の報道によると、日産がダイムラー及びフォードとの燃料電池車の共同開発計画を凍結し、電気自動車の発展に力を集結すると発表したという。かつて熱狂を受けた水素燃料電池技術がその本拠地の日本では却って発展のボトルネックという憂き目にあっている。
外国で水素燃料車の発展に障害があるのとは異なり、中国では水素燃料電池自動車がしだいに力を出してきている。業界の有識者によると、2017年を中国の「水素燃料電池自動車元年」とみなすなら、2018年は大規模商用化の重要なスタートの年であり、中国の車の所有者にとって水素燃料電池自動車まであとどのくらいかを分析した。

技術が核心である
「既存の化石エネルギーに代わって汚染のない新型クリーンエネルギーを採用することが今の発展の趨勢であり、水素燃料電池自動車と従来の自動車とを比べると、燃料電池車のエネルギー変換効率は60%~80%であり、これは内燃機関の2倍~3倍である。水素燃料電池のコア技術は電解質薄膜と触媒技術を含む膜電極である。」現在、中国の水素燃料電池のコストが高いという現状により水素エネルギー産業の発展が制約されていると武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司(喜瑪拉雅=Himalayanの音訳、股份=株式)(以下、「喜瑪拉雅公司」という)の技術長である謝金水氏が述べた。
中国の燃料電池生産に必要な触媒等の基幹材料を長い間輸入に頼っているという産業化の難題を解決し、少数の先進国による燃料電池の基幹技術の長期独占を打開し、燃料電池の国産化及び産業化のプロセスを推進するため、中国は一応或る程度の成果を得ている。先日、中国で独自に開発され独自の知的財産権を保有する水素燃料車が湖北省鹹寧市で試運転に成功した。
「現在、燃料電池の触媒の量産技術と、膜電極、バイポーラ板等の基幹材料の研究開発及び製造技術に関して17件の特許を取得し、水素燃料電池の基幹材料と部品の国産化を図っており、コストは同様の輸入製品に比べて50%~80%低減させることができ、一部の部品の質及び性能は輸入製品を既に越えている。」喜瑪拉雅公司の関係責任者によると、会社は2017年5月に年間生産量1000台の燃料電池製造ラインを作り、今年の年間生産力は1.2万台になる見込みであるという。少数の先進国の長期独占を打開することができるだけでなく、中国の水素エネルギー産業の発展にとって基礎が固められたことにもなる。

研究開発が肝要である
「国際的に、水素燃料電池車の発展は大まかに3段階に分けることができる。1990年代に模索が始まり、燃料電池車が自動車応用性能の要件を満たすことが可能であると証明された。2005年~2012年は主に、例えば米国エネルギー省の要件である大型バスの燃料電池寿命1万時間超、乗用車5000時間超等の電池寿命の問題が解決された。現在は商用化の初期段階に入り、主要自動車メーカーが新型燃料電池自動車を次々に出しているが、コスト、水素ステーション等の難題に直面している。」と中国工程院のアカデミー会員であり、中国科学院大連化学物理研究所の研究員である衣宝廉氏が述べた。
高コストと技術的な難題を解決するために、外国の自動車メーカーも提携のピッチを速めている。外国メディアの報道によると、先日、アウディとヒュンダイが特許のクロスライセンスを締結し、2社で水素燃料電池自動車を共同開発することができるようにしたという。この提携は水素燃料電池の技術及び特許の相互利用と、この方式の利用及び帰結の早期化を意味している。また、このような提携は開発コストの分担にも便利であり、水素燃料電池自動車の量産をより速くより効果的に促進して、早く黒字化することができる。また、このような協力関係により、自身が業界の新エネルギー自動車のリーダーとなり、新エネルギー動力システム自動車の手本となり、新エネルギー自動車のグローバルな発展を推進させることを双方は期待している。
詳細には、アウディは水素燃料電池の研究開発に既に20年近く尽力しており、2004年の最初の試作車から2016年にh-tronクアトロコンセプトが発表されるまで常に水素燃料電池分野の自社の研究開発力を証明し続けてきたという。一方、ヒュンダイも水素燃料電池分野で同様にトップの立場にあり、現在までに研究開発に十数年の歴史があり、豊富な経験を蓄積しており、今年またしても2代目の水素燃料電池車型NEXOが発表された。そこで、双方は相互利益のために提携して水素燃料電池自動車を共同開発することにした。
目下、中国も国内の燃料電池の発展を大いに奨励し、支援し、積極的に促進している。2016年5月に国務院が「国家イノベーション駆動型発展戦略綱要」を発表し、「水素エネルギー、燃料電池等の次世代エネルギー技術を開発」すべきであることが打ち出された。「第13次5カ年計画」の電気自動車科学技術プランでも燃料電池自動車の発展に特に配慮しており、基幹的な基礎デバイス、燃料電池システム、インフラストラクチャー及びモデルの3方面で研究開発と投資に力を入れる計画である。
2016年に工業及び情報化部が制定した「省エネルギー及び新エネルギー自動車技術ロードマップ」には次のように明確に提示されている。2020年には、特定地域の公共サービス車分野における5000台規模の実証運用を実現させ、水素ステーションを100箇所整備し、2025年には、5万台規模の運用を実現させ、水素ステーションを300箇所整備し、2030年には、100万台の水素燃料電池自動車の商用化運用を実現させ、水素ステーションを1000箇所整備する。
「20年以上、水素エネルギーを主燃料とした燃料電池自動車が中国で発展してきたことは衆目の認めるところである。中国は既に車両用水素燃料電池のコア技術に精通し、基本的に独自の知的財産権を有する燃料電池動力システムプラットフォームを確立しており、実証運用している。寿命、信頼性、使用可能性等において水素燃料電池は基本的に車両の使用条件に達しており、大規模な実証のベースがあり、完成に向かっている。」と衣宝廉氏が述べた。政府が引き続き水素供給インフラ建設を推進し、燃料電池自動車の全産業チェーンの発展に政府資本と民間資本が関与するように支援し、水素エネルギー産業関連の法律法規を迅速に整備しているという前提では、水素エネルギーの利用は人々の生活のあらゆる面に渡っていき、水素エネルギー産業の広く発展可能な環境もまもなく整うと考えられる。(知識産権報 柳鵬)

2018-07-27

让氢能汽车早日开进寻常百姓家

——我国现已掌握车用氢燃料电池的核心技术,基本建立具有自主知识产权的燃料电池动力系统平台

近日,在2018年第一批科技成果转化签约大会·中国地质大学(武汉)专场,武汉地质资源环境工业技术研究院就该院的氢能汽车成果转化及产业化项目与武汉九兴金融控股集团有限公司达成合作,协议金额高达20亿元。项目预计到2020年形成年产5万台整车的生产能力。无独有偶,近日,《日本经济新闻》报道称,日产宣布暂停与戴姆勒及福特合作开发燃料电池车的计划,将力量集中于发展电动汽车。曾经备受热捧的氢燃料电池技术,却在其大本营日本遭遇了发展瓶颈。
与国外发展氢燃料汽车遭遇阻力不同,氢燃料电池汽车在我国正在逐步发力。业内人士分析,如果说2017年被视为我国的“氢燃料电池汽车元年”,那么,2018年则是大规模商业化的重要开端,对于国内广大车主而言,氢燃料电池汽车离他们还有多远?
技术是核心
“采用新的无污染的清洁能源替代现有的化石能源是当今发展的趋势,氢燃料电池汽车与传统汽车相比,燃料电池车能量转化率高达60%至80%,为内燃机的2至3倍,氢燃料电池的核心技术是膜电极,包括电解质薄膜和催化剂技术。”武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司(下称喜马拉雅公司)总工程师谢金水表示,目前我国氢燃料电池高成本的现状制约了氢能产业的发展。
为解决我国燃料电池生产所需的催化剂等关键材料长期依赖进口的产业化难题,打破少数发达国家对燃料电池关键技术的长期垄断,推动燃料电池的国产化和产业化进程,我国已初步认识并取得了一些成果。日前,我国自主研发的拥有自主知识产权的氢燃料汽车已经在湖北咸宁成功试运行。
“目前,我们已攻克燃料电池催化剂量产技术,以及膜电极、双极板等关键材料的研发和工艺制备,共获得授权专利17件,实现氢燃料电池关键材料及零部件的国产化,其成本可比进口同类产品降低50%至80%,部分零部件的质量和性能已经超过进口产品。”喜马拉雅公司有关负责人表示,去年5月,公司已建成年生产1000台燃料电池电堆生产线,今年年产能力将达1.2万台。这不仅可以打破少数国家的长期垄断,也为加快我国氢能产业的发展奠定了基础。
研发是关键
“在国际上,氢燃料电池车的发展大约可分为三个阶段,从上世纪90年代开始探索,证明燃料电池车可满足汽车应用性能的要求;2005年至2012年主要解决电池寿命问题,例如美国能源部要求大巴车燃料电池寿命大于1万小时、轿车大于5000小时等;目前已进入商业化初始阶段,主流车企不断推出新款燃料电池汽车,但也面临成本、加氢站配套等难题。” 中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员衣宝廉表示。
为了解决高成本及技术难题,国外车企也加快了合作的步伐。据外媒报道,近日,奥迪和现代达成了专利交叉许可,两家公司可以共同开发氢燃料电池汽车。这一协议意味着双方可以相互使用氢燃料电池的技术和专利,加快这一方式的应用和落地。同时,这种合作也方便双方分摊研发成本,能够更快更有效地促进氢燃料电池汽车的量产,从而加速盈利。此外,双方更希望这种合作关系可以使自身成为行业新能源汽车领导者,树立新能源动力系统汽车的标杆,推动全球新能源汽车发展。
据介绍,奥迪品牌致力于氢燃料电池研发已近20年,从2004年第一辆测试车到2016年发布h-tron quattro概念车,一直在证明自己在氢燃料电池领域的研发能力。而现代品牌在氢燃料电池领域同样处于领先地位,研发至今也有十几年历史,积累了丰富的经验,在今年又推出了第二代氢燃料电池车型NEXO,所以双方选择了强强联手共同研发氢燃料电池汽车。
目前,我国也正在大力鼓励、支持和积极推动国内燃料电池的发展。2016年5月,国务院印发《国家创新驱动发展战略纲要》,提出要“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术”。在“十三五”电动汽车科技规划中也特别部署发展燃料电池汽车,计划在关键基础器件、燃料电池系统、基础设施与示范三个方面加大研发和投入力度。
2016年工信部组织制定的《节能与新能源汽车技术路线图》明确提出:2020年实现5000辆级规模在特定地区公共服务用车领域的示范应用,建成100座加氢站;2025年实现5万辆规模的应用,建成300座加氢站;2030年实现百万辆氢燃料电池汽车的商业化应用,建成1000座加氢站。
“20多年来,以氢能作为主要燃料的燃料电池汽车,在我国的发展有目共睹。我国现已掌握车用氢燃料电池的核心技术,基本建立具有自主知识产权的燃料电池动力系统平台,并进行了示范运行。在寿命、可靠性、可使用性等方面,氢燃料电池均基本达到车辆使用要求,具备大规模示范的基础并趋于成熟。”衣宝廉表示。相信在政府持续推动加氢基础设施建设、支持国有与社会资本参与燃料电池汽车全产业链发展、加快完善氢能源产业法律法规的条件下,氢能的应用将涵盖人们生活的方方面面,氢能产业也将迎来可广阔发展的舞台。(知识产权报 柳鹏)

2018-07-27

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