燃料电池（fuel cell）具有使用时间极久、毋须充电、低污染，以及低噪音等诸多特性，在全球倡导节能环保之际，被视为是新一代的能源技术。目前，包含美、加、德、日、韩等国多达百家的高科技公司，都极力发展微型（micro）的燃料电池以取代现有电池，作为可携式消费电子产品的电力来源。本所累积在燃料电池领域的专利申请经验，将从企业在专利申请活动上的视点出发，为台湾企业深入剖析国际大厂深耕于燃料电池技术的发展轨迹，以及其专利保护的重点，期能让广大读者能够更加了解燃料电池在各个领域的应用与发展，同时提供珍贵的专利资讯予台湾企业参考，以作为进入燃料电池相关领域之前的准备。

本篇报告系针对Toshiba在燃料电池技术上的专利布线动态分析，分析范围主要系锁定其在美国所申请的专利（US Patent），而所使用的原始资料系取自于USPTO专利资料库（包括：Issued Patents & Published Applications）。在分析方法上，本所同时采纳了专利之「量」的分析与「质」的分析，以下详细说明其内容。

量的分析

(图一)显示Toshiba历年在美国申请燃料电池相关专利的概况。由图一可知，Toshiba的第一件燃料电池专利（以美国专利而言）系出现在1984年，然而至2005年结束为止，Toshiba的燃料电池专利申请件数总计已达到97件，其中公告专利有48件，公开专利有49件。进一步计算Toshiba在燃料电池领域的专利申请活动时间，则估计至少有19年之久（因1985、1988、1990年未提出专利申请，所以并未计入）。

《图一 Toshiba历年燃料电池（美国）专利之申请概况》

在量的分析上，可将Toshiba的燃料电池专利申请活动大致划分为两时期：

《图二 Toshiba历年燃料电池（美国）专利技术分析图》

质的分析

参照(图二)所示，x轴系代表专利申请年份，y轴系代表专利所属技术领域或技术特征，而由多个技术特征所连结的一条专利布线（黑色线条）则代表一件专利。依据专利申请标的，来对Toshiba的97件燃料电池专利申请案进行分类，可整理出以下三大技术领域：

气态燃料电池

气态燃料电池可谓燃料电池技术之开端，其通常是以氢气为燃料、氧气为氧化剂，再藉由运用氢气与氧气的化学反应，以产生电力。 Toshiba一开始也是投入于各类气态燃料电池的研究，由此不难理解，Toshiba进入燃料电池研究之时点甚早，也看出他们对于能源技术布局的眼光相当深远。可是，由于早期气态燃料电池的体积笨重，不易整合于可携式的消费电子产品，再加上氢气的供应不是很便给，因此Toshiba近年来在气态燃料电池方面的专利申请已经不多（如图二，气态燃料电池领域的专利布局在这几年来的分布相当地稀疏少见）。不过，气态燃料电池仍有其优点，其发电效率高，尤其可应用在如电动汽车此类的大型设备，因此Toshiba并没有全然放弃气态燃料电池的研究，且目前所使用的技术与传统气态燃料电池稍有不同，其通常以甲醇为原始燃料，再利用重组器将甲醇转换成氢气，然后提供给气态燃料电池使用。

液态燃料电池

液态燃料电池与气态燃料电池的主要差异点在于，通常系以甲醇（工业用酒精）类液体作为燃料。其次，目前液态燃料电池的主体结构已可被设计成极为轻薄，因此相较于气态燃料电池，液态燃料电池明显具​​有可携性的优点，而适合应用在如手机、MP3、PDA与笔记型电脑等可携式电子产品，因此，目前许多高科技公司皆以液态燃料电池为主要的研究重点。而Toshiba第一件液态燃料电池的专利系出现于1993年，在这份专利文件中，Toshiba揭露出其所研究的液态燃料电池之基础结构，如(图三)所示，此结构的特点在于提供一种具有液态燃料引导路径（如图三10）的燃料供给机制。

《图三 Toshiba液态燃料电池之基础结构图标》

由图二可知，Toshiba在液态燃料电池技术上的专利布局可进一步细分为：液态燃料电池单元之研究（区域B1）及液态燃料电池系统设计（区域B2）二大类。其中，在液态燃料电池单元方面，Toshiba所提出的专利申请件数并不多，而其申请标的较锁定在液态燃料电池各构件（包含：阳极电极、阴极电极，甚至电解质膜）的材质研发以及流道板（separator）的设计。

然而，Toshiba在液态燃料电池领域的专利布局其实真正的保护重点是放在液态燃料电池系统设计上，此资讯可以藉由观察图二的区域B2大于区域B1而获知。而且，Toshiba所急欲保护的项目有二：燃料（甲醇、空气）供给机制、及反应生成物（水、或反应不完全的甲醇）的资源回收机制。在燃料供给机制方面，Toshiba的研究方向有：提供稳定的燃料释出压力以达到电力输出稳定的效能、以及降低pump数目以使得液态燃料电池系统整体微小化；另外就是换匣式的燃料供给槽等等。至于反应生成物的资源回收机制方面，考量液态燃料电池在进行化学反应时会产生水蒸气，若直接将此水蒸气排放至外界，将带给使用者诸多困扰，因此Toshiba对于水回收、乃至于甲醇再利用的管路循环设计皆着墨甚多，其中水是由水蒸气冷凝而成，又与散热有关，因此Toshiba对于液态燃料电池的散热技术亦在此同时提出。

运用（液态）燃料电池之笔记型电脑

由于液态燃料电池极适合作为可携式电子产品的电源，对于身为笔记型电脑设计领导者之一的Toshiba，自然会尝试将液态燃料电池运用在笔记型电脑中，期许能够大幅提升笔记型电脑的供电品质。Toshiba第一件提出将燃料电池运用在笔记型电脑的专利系出现在2001年，如(图四)所示，不过该项专利其实仅是Toshiba的一个初步构想，顶多描述他们如何看待拥有一种特殊电池（指燃料电池）电力供应的笔记型电脑这样一个新事物而已，内容并无揭露可具体实施的做法。

《图四 Toshiba将燃料电池运用在笔记本电脑的专利》

然而，到了2003年，Toshiba便提出了一个具体的电脑系统架构，来将燃料电池整合至笔记型电脑中，此架构主要包括有：二次电池、电力供应控制电路、充电电路、控制单元等构件。值得注意的是，此架构系为Toshiba之另一个专利保护重点，因为从图二的区域C内绵密的专利布线可知，这些专利布线所分别代表的专利皆系以此架构为基础而所衍伸出的相关专利，意谓着Toshiba对此架构极为重视而且有高度自信。另一个来自于区域B的资讯,系告知2004年正是Toshiba对此架构全心投入钻研之一年,这可以从该专利布线普遍集中于2004年看出。

除了提出一个燃料电池与笔记型电脑的整合架构，Toshiba亦深入研究此整合架构本身所蕴藏的问题，例如：笔记型电脑的电源管理问题，在于探讨笔记型电脑应如何整合燃料电池、锂电池、 AC电源三种电力来​​源，毕竟目前燃料电池在电力输出品质上尚有很大的进步空间，因此现阶段仍需仰赖锂电池来辅助燃料电池的供电能力，才不至于影响笔记型电脑整体的电力供应。另外，就是笔记型电脑的安全设计问题，早期Toshiba系将燃料电池内建于笔记型电脑的本体结构中，但后来考量液态燃料电池所产生的水蒸气通常会冷凝成水，为了防止水外漏而流入笔记型电脑内部，所以目前Toshiba已将燃料电池设计成可拆卸式的结构，且燃料电池与笔记型电脑之间只有电性连接，而不需担心水会流至笔记型电脑。

结论

企业的技术研发动态与专利申请活动乃一体两面，而图二系可同时掌握二者资讯的工具，既可通彻了解企业的​​技术发展轨迹，亦可确实掌握其专利保护的重点。在技​​术发展轨迹方面，Toshiba于燃料电池技术领域一开始系以尝试且观望的态度投入各种气态燃料电池之研究，之后才将目光逐渐转移至液态燃料电池上（特别是以2003年最为投入），在累积了对于液态燃料电池的know-how与深层了解之后，然后于2004年，再将研发重点摆在液态燃料电池的商品化，亦即将液态燃料电池运用在笔记型电脑上。至于专利保护重点方面，如前所述，Toshiba除了在燃料供给机制及反应生成物的资源回收机制多所著墨外，另外将燃料电池整合入笔记型电脑的整个系统架构更是极其重要，这些皆是Toshiba在燃料电池领域的竞争优势。

虽然目前Toshiba有一半的燃料电池专利，仅是公开专利且尚在审查阶段，但是未来一旦Toshiba获得这些专利权后，则势必成为他们强而有力的武器与谈判筹码，因此，Toshiba在燃料电池技术领域的实力实不容小觑。此外，Toshiba的燃料电池技术发展轨迹，及进程中所遭遇的难题，乃至于有计划性的专利布局策略，应有台湾企业可以作为他山之石及借镜之处。

（作者为大禄国际专利商标事务所所长）