燃料電池（fuel cell）具有使用時間極久、毋須充電、低污染，以及低噪音等諸多特性，在全球倡導節能環保之際，被視為是新一代的能源技術。目前，包含美、加、德、日、韓等國多達百家的高科技公司，都極力發展微型（micro）的燃料電池以取代現有電池，作為可攜式消費電子產品的電力來源。本所累積在燃料電池領域的專利申請經驗，將從企業在專利申請活動上的視點出發，為台灣企業深入剖析國際大廠深耕於燃料電池技術的發展軌跡，以及其專利保護的重點，期能讓廣大讀者能夠更加瞭解燃料電池在各個領域的應用與發展，同時提供珍貴的專利資訊予台灣企業參考，以作為進入燃料電池相關領域之前的準備。

本篇報告係針對Toshiba在燃料電池技術上的專利佈線動態分析，分析範圍主要係鎖定其在美國所申請的專利（U.S. Patent），而所使用的原始資料係取自於USPTO專利資料庫（包括：Issued Patents & Published Applications）。在分析方法上，本所同時採納了專利之「量」的分析與「質」的分析，以下詳細說明其內容。

量的分析

(圖一)顯示Toshiba歷年在美國申請燃料電池相關專利的概況。由圖一可知，Toshiba的第一件燃料電池專利（以美國專利而言）係出現在1984年，然而至2005年結束為止，Toshiba的燃料電池專利申請件數總計已達到97件，其中公告專利有48件，公開專利有49件。進一步計算Toshiba在燃料電池領域的專利申請活動時間，則估計至少有19年之久（因1985、1988、1990年未提出專利申請，所以並未計入）。

《圖一　Toshiba歷年燃料電池（美國）專利之申請概況》

在量的分析上，可將Toshiba的燃料電池專利申請活動大致劃分為兩時期：

《圖二　Toshiba歷年燃料電池（美國）專利技術分析圖》

質的分析

參照(圖二)所示，x軸係代表專利申請年份，y軸係代表專利所屬技術領域或技術特徵，而由多個技術特徵所連結的一條專利佈線（黑色線條）則代表一件專利。依據專利申請標的，來對Toshiba的97件燃料電池專利申請案進行分類，可整理出以下三大技術領域：

氣態燃料電池

氣態燃料電池可謂燃料電池技術之開端，其通常是以氫氣為燃料、氧氣為氧化劑，再藉由運用氫氣與氧氣的化學反應，以產生電力。Toshiba一開始也是投入於各類氣態燃料電池的研究，由此不難理解，Toshiba進入燃料電池研究之時點甚早，也看出他們對於能源技術佈局的眼光相當深遠。可是，由於早期氣態燃料電池的體積笨重，不易整合於可攜式的消費電子產品，再加上氫氣的供應不是很便給，因此Toshiba近年來在氣態燃料電池方面的專利申請已經不多（如圖二，氣態燃料電池領域的專利佈局在這幾年來的分佈相當地稀疏少見）。不過，氣態燃料電池仍有其優點，其發電效率高，尤其可應用在如電動汽車此類的大型設備，因此Toshiba並沒有全然放棄氣態燃料電池的研究，且目前所使用的技術與傳統氣態燃料電池稍有不同，其通常以甲醇為原始燃料，再利用重組器將甲醇轉換成氫氣，然後提供給氣態燃料電池使用。

液態燃料電池

液態燃料電池與氣態燃料電池的主要差異點在於，通常係以甲醇（工業用酒精）類液體作為燃料。其次，目前液態燃料電池的主體結構已可被設計成極為輕薄，因此相較於氣態燃料電池，液態燃料電池明顯具有可攜性的優點，而適合應用在如手機、MP3、PDA與筆記型電腦等可攜式電子產品，因此，目前許多高科技公司皆以液態燃料電池為主要的研究重點。而Toshiba第一件液態燃料電池的專利係出現於1993年，在這份專利文件中，Toshiba揭露出其所研究的液態燃料電池之基礎結構，如(圖三)所示，此結構的特點在於提供一種具有液態燃料引導路徑（如圖三10）的燃料供給機制。

《圖三　Toshiba液態燃料電池之基礎結構圖示》

由圖二可知，Toshiba在液態燃料電池技術上的專利佈局可進一步細分為：液態燃料電池單元之研究（區域B1）及液態燃料電池系統設計（區域B2）二大類。其中，在液態燃料電池單元方面，Toshiba所提出的專利申請件數並不多，而其申請標的較鎖定在液態燃料電池各構件（包含：陽極電極、陰極電極，甚至電解質膜）的材質研發以及流道板（separator）的設計。

然而，Toshiba在液態燃料電池領域的專利佈局其實真正的保護重點是放在液態燃料電池系統設計上，此資訊可以藉由觀察圖二的區域B2大於區域B1而獲知。而且，Toshiba所急欲保護的項目有二：燃料（甲醇、空氣）供給機制、及反應生成物（水、或反應不完全的甲醇）的資源回收機制。在燃料供給機制方面，Toshiba的研究方向有：提供穩定的燃料釋出壓力以達到電力輸出穩定的效能、以及降低pump數目以使得液態燃料電池系統整體微小化；另外就是換匣式的燃料供給槽等等。至於反應生成物的資源回收機制方面，考量液態燃料電池在進行化學反應時會產生水蒸氣，若直接將此水蒸氣排放至外界，將帶給使用者諸多困擾，因此Toshiba對於水回收、乃至於甲醇再利用的管路循環設計皆著墨甚多，其中水是由水蒸氣冷凝而成，又與散熱有關，因此Toshiba對於液態燃料電池的散熱技術亦在此同時提出。

運用（液態）燃料電池之筆記型電腦

由於液態燃料電池極適合作為可攜式電子產品的電源，對於身為筆記型電腦設計領導者之一的Toshiba，自然會嘗試將液態燃料電池運用在筆記型電腦中，期許能夠大幅提昇筆記型電腦的供電品質。Toshiba第一件提出將燃料電池運用在筆記型電腦的專利係出現在2001年，如(圖四)所示，不過該項專利其實僅是Toshiba的一個初步構想，頂多描述他們如何看待擁有一種特殊電池（指燃料電池）電力供應的筆記型電腦這樣一個新事物而已，內容並無揭露可具體實施的做法。

《圖四　Toshiba將燃料電池運用在筆記型電腦的專利》

然而，到了2003年，Toshiba便提出了一個具體的電腦系統架構，來將燃料電池整合至筆記型電腦中，此架構主要包括有：二次電池、電力供應控制電路、充電電路、控制單元等構件。值得注意的是，此架構係為Toshiba之另一個專利保護重點，因為從圖二的區域C內綿密的專利佈線可知，這些專利佈線所分別代表的專利皆係以此架構為基礎而所衍伸出的相關專利，意謂著Toshiba對此架構極為重視而且有高度自信。另一個來自於區域C的資訊，係告知2004年正是Toshiba對此架構全心投入鑽研之一年，這可以從該專利佈線普遍集中於2004年看出。

除了提出一個燃料電池與筆記型電腦的整合架構，Toshiba亦深入研究此整合架構本身所蘊藏的問題，例如：筆記型電腦的電源管理問題，在於探討筆記型電腦應如何整合燃料電池、鋰電池、AC電源三種電力來源，畢竟目前燃料電池在電力輸出品質上尚有很大的進步空間，因此現階段仍需仰賴鋰電池來輔助燃料電池的供電能力，才不至於影響筆記型電腦整體的電力供應。另外，就是筆記型電腦的安全設計問題，早期Toshiba係將燃料電池內建於筆記型電腦的本體結構中，但後來考量液態燃料電池所產生的水蒸氣通常會冷凝成水，為了防止水外漏而流入筆記型電腦內部，所以目前Toshiba已將燃料電池設計成可拆卸式的結構，且燃料電池與筆記型電腦之間只有電性連接，而不需擔心水會流至筆記型電腦。

結論

企業的技術研發動態與專利申請活動乃一體兩面，而圖二係可同時掌握二者資訊的工具，既可通徹了解企業的技術發展軌跡，亦可確實掌握其專利保護的重點。在技術發展軌跡方面，Toshiba於燃料電池技術領域一開始係以嘗試且觀望的態度投入各種氣態燃料電池之研究，之後才將目光逐漸轉移至液態燃料電池上（特別是以2003年最為投入），在累積了對於液態燃料電池的know-how與深層瞭解之後，然後於2004年，再將研發重點擺在液態燃料電池的商品化，亦即將液態燃料電池運用在筆記型電腦上。至於專利保護重點方面，如前所述，Toshiba除了在燃料供給機制及反應生成物的資源回收機制多所著墨外，另外將燃料電池整合入筆記型電腦的整個系統架構更是極其重要，這些皆是Toshiba在燃料電池領域的競爭優勢。

雖然目前Toshiba有一半的燃料電池專利，僅是公開專利且尚在審查階段，但是未來一旦Toshiba獲得這些專利權後，則勢必成為他們強而有力的武器與談判籌碼，因此，Toshiba在燃料電池技術領域的實力實不容小覷。此外，Toshiba的燃料電池技術發展軌跡，及進程中所遭遇的難題，乃至於有計劃性的專利佈局策略，應有台灣企業可以作為他山之石及借鏡之處。

（作者為大祿國際專利商標事務所所長）