在碳中和的大环境下，氢能源拥有巨大市场潜力，能否实现液化天然气一样的海上运输规模，成为制约其广泛应用的关键因素，液氢运输船的研制显得尤为迫切。《科技导报》邀请中船集团知识产权与成果管理研究中心及沪东中华团队全面展现液氢运输船领域的技术创新态势，从专利布局的角度研究技术发展路径，并提出发展建议：在研发过程中，加快关键技术方向的专利布局，及时挖掘培育核心技术专利，尽快完成专利组合策划与布局。

为应对全球气候变化，世界各国相继出台环保法案，彰显了未来全球能源绿色低碳转型的大趋势。氢能作为一种清洁无碳、灵活高效且应用场景广泛的二次能源，具有零碳、可储能的特点，能够实现与电能之间的相互转化，是传统化石能源与可再生能源的促进者和协同者，已成为全球能源清洁化转型的重要方向。氢气储运作为连接制氢侧和用氢侧的桥梁，是实现氢能大规模应用的关键环节。由于液态氢运输相对于气态运输更具商业优势，因此，克服液氢低温特性对液氢运输船发展的制约，突破相关技术限制，成为氢能能否全球大规模使用的关键。

1、研究方法

首先，通过查阅文献、开展会议研讨等形式调研液氢运输船的技术发展动态，聚焦船舶总体设计、液氢储罐设计、绝缘隔热系统开发、液货处理系统研发、船舶动力系统研究等关键技术，参考相关技术的中英文关键词和同义词，结合对应技术的国际专利分类号（international patent classification，IPC），构建专利检索策略形成检索式，开展专利检索。再由本领域的技术人员和专利研究人员从主题词、专利权人、IPC、应用领域等角度进行筛选去噪和人工标引，构建液氢运输船专利数据库，为开展专利技术分析奠定数据基础。

其次，基于专利数据，采用数理分析方法对当前液氢运输船的专利申请趋势、专利类型分布、技术类别和主要专利权人等要素进行定量分析，展现当前全球液氢运输船的创新发展态势。在此基础上，筛选关键技术领域核心专利，分析技术方案，明晰技术发展路径。同时，开展针对液氢运输船主要创新主体的专利布局重点对比研究，揭示相关创新主体在本领域的专利保护思路。

最后，结合专利分析结论，结合情报跟踪和市场分析等其他学科方法进行解读和验证，为中国液氢运输船研制相关创新主体的技术发展和专利布局提出合理化对策建议。

2、液氢运输船全球专利态势分析

基于PatSnap全球专利数据库，检索近20年液氢运输船相关技术领域的专利数据。本领域的创新主体正不断加紧对绿色低碳新能源的相关技术研发，对液氢运输船的相关技术创新活动也愈发活跃，其相关专利技术申请进入快速增长期（图1）。

图1 全球液氢运输船专利申请趋势

专利类型的分布是判断该技术领域创新水平高低的重要指标，也是衡量相关创新主体对本领域技术创新成果重视程度的关键要素。图2为液氢运输船专利类型分析图，由此可知，当前该领域的相关技术专利具备较高创新水平，同时本领域的创新主体也十分重视相关技术的创新保护，更倾向于通过申请技术保护周期更长、保护范围更全面的发明专利进行创新成果保护。未来的发展势头强劲，相关专利技术发展仍旧处于成长期。

图2 全球液氢运输船专利类型分析

通过将液氢运输船专利进行IPC技术归类，直观展现该领域当前的技术创新方向和专利布局热点。表1为液氢运输船专利IPC分析。进一步结合具体的专利文本分析可知，当前液氢运输船相关专利数据中，船型设计、储罐结构、液货处理系统是当前创新热点，各创新主体的专利布局重点主要集中在开发与液氢储罐适配的船型和解决液氢储存、液氢运输过程中蒸发处理2项关键难题。

表1 全球液氢运输船专利IPC分析

为进一步展现液氢运输船关键技术各创新主体间的主要竞争态势，为国内相关创新主体有针对性地开展专利侵权风险规避和技术研发提供参考，我们将液氢运输船主要创新主体在本领域的专利技术布局情况进行汇总和归纳，如表2液氢运输船主要创新主体专利布局分析所示。通过对专利文本的进一步研读，总结归纳其核心布局要点发现，目前液氢储罐、液货处理系统是液氢运输船实现应用所需突破的关键核心技术；液氢运输船设计与布置则主要是基于液氢储罐的特点，在液化天然气（liquefied natural gas，LNG）运输船型上进行针对性改进；而液氢运输船动力目前主要聚焦在LNG动力、氢发动机、氢燃料电池3种技术路线。

表2 全球液氢运输船主要创新主体专利布局分析

3、关键技术专利创新态势分析

3.1 船舶总体设计

截至2023年10月，在液氢运输船船舶总体设计相关技术领域，川崎重工、三星重工和大宇造船3家企业具有较为明显的技术优势，表3为液氢运输船船舶总体设计专利创新态势分析。

表3 船舶总体设计专利创新态势分析

3.2 液氢储罐设计

不同于传统的陆用液氢储罐，液氢运输船的液氢储罐设计，一方面需要关注储罐结型式对船舶空间布置的影响以期实现液氢运载量的最大化，提高船舶运输的经济性；另一方面需要关注在远洋运输中不同海况条件下船舶姿态化对液氢存储的影响以期实现液氢运载过程的平稳高效，提高船舶运输的安全性。同时，液氢储罐与船舶系统的适配性也是需要重点关注的方向之一。表4为液氢运输船液氢储罐设计专利创新态势分析。

表 4 液氢储罐设计专利创新态势分析

3.3 液货处理系统研发

液氢运输船的液货处理系统是实现提高液氢运输效率的关键系统之一，结合专利数据展现的技术创新方向可知，当前本领域的技术创新主要围绕液氢泵、氢气压缩机、氢气再液化系统、氢气换热器等技术方向展开。表5为液氢运输船液货处理系统专利创新态势分析。

表5 液货处理系统专利创新态势分析

3.4 液氢动力系统研究

随着绿色能源动力系统的不断发展，开发绿色能源储存、运输、使用一体化的新能源船舶已经成为未来绿色船舶发展的重点方向之一。综合液氢运输船关键技术领域的检索结果和当前船舶领域的液氢动力发展现状可知，目前本领域的相关技术创新仍处于探索阶段，相关创新主体在本领域的相关技术专利布局数量较少，其中国外创新主体，川崎重工、大宇造船等企业拥有的4项技术方案，主要是将蒸发气体供应到发动机端，类似于LNG供气系统的思路；三星重工提出一种氢燃料电池船的技术方案。国内创新主体青岛科技大学提出一种LNG动力液氢运输船利用燃料冷能预冷液氢舱的系统；北京工业大学提出一种基于液氢燃料的椭圆活塞旋转发动机及其控制方法。

4、发展建议

鉴于中国在液氢运输船研制、专利保护方面落后于川崎重工，以及欧洲、韩国的企业，未来自主研发设计建造液氢运输船难免触碰专利壁垒，发生专利纠纷。为对中国液氢运输船研制形成有效专利保护，并预先防范化解潜在专利纠纷，中国相关创新主体可以考虑从以下几个方面进行发展布局。

1）在技术创新方面，充分剖析川崎重工专利布局体系，理清专利技术方案保护要点，提炼可借鉴的技术方案。

2）在专利布局方面，参考川崎重工、林德公司及法国液空专利布局思路，重点围绕液氢运输船的船型结构、储罐型式（多种类型）、机舱布置方案，以及再液化系统（制冷剂的选择）开展专利布局，在技术方案成熟应用之前，尽早完成所有具有潜在应用可能性技术方案的专利保护，尤其是再液化系统的专利布局，须尽快形成国内外专利组合。

3）在专利风险方面，重点跟踪川崎重工、林德集团、法国液空在中国布局专利法律状态，以及最新公开专利是否进入中国和潜在船东所在国家。

5、结论与展望

我们通过对全球液氢运输船相关技术专利的检索分析发现，目前该领域的专利技术正处于成长期，专利申请数量逐年增长，未来一段时间仍有较大可能保持稳定的增长态势。当前液氢运输船的船舶总体设计、液氢储罐设计、液货处理系统及液氢动力系统等关键技术领域涵盖的技术路线较多，部分技术仍旧处于探索阶段。

因此，中国的相关创新主体应当抓住液氢运输船关键技术发展的历史机遇，充分借鉴LNG运输船的相关技术，结合陆上储氢装置技术，重点围绕液氢运输船布置、液氢储罐设计、液氢蒸发气体处理3大核心问题开展技术创新。同时，加快设计思路的专利布局，学习借鉴国外创新主体在液氢运输船的船型结构、储罐型式（多种类型）、机舱布置方案以及再液化系统（含制冷剂的选择）等领域关键技术方向的专利布局方案，在研发过程中，加快关键技术方向的专利布局，及时挖掘培育核心技术专利，尽快完成专利组合策划与布局。

本文作者：刘晓鹏、金燕子、何新、陈婷、伍汉青

作者简介：刘晓鹏，中国船舶集团有限公司综合技术经济研究院，工程师，研究方向为船舶知识产权研究；何新（通信作者），中国船舶集团有限公司综合技术经济研究院，高级工程师，研究方向为船舶知识产权研究。

文章来源：刘晓鹏, 金燕子, 何新, 陈婷, 伍汉青. 全球液氢运输船专利技术分析及发展建议[J]. 科技导报, 2025, 43(7): 92-99.