制氢电解槽的创新趋势

译者前言

韩宝池

清洁发展已经形成国际共识，世界主要经济体都已经或正在制定战略和部署，共同为未来绿色发展开辟道路。

做为绿色发展的基础——绿色能源的定位至关重要，从全球能源发展趋势看，可再生能源的创新发展是绿色能源的必经之路。

氢是公认的绿色能源的有效载体，并被赋予了能源发展历史重任，而做为氢下载的关键设备——电解槽，理所当然的引起全球关注，并不断取得技术创新。

欧洲专利署和国际可再生能源署共同合作，对全球与电解槽相关的专利申请数据进行了分析研究，从多个角度给出了电解槽技术发展趋势分析，这些见解对正在寻求绿色发展的相关国家、机构及企业实体在制定绿色发展对策的时候会起到启发帮助作用。

该趋势报告分四个部分。第一部分“介绍”对报告研究过程给出了说明；第二部分“方法论”对检索专利（专利申请）的范围、内容做出简要说明；第三部分“结果”对电解槽在本体技术及子技术领域的分析结果进行了较为详细的说明，这一部分是本报告的重点；第四部分“结论”对研究成果进行了概述。报告最后附有词汇注释表，对报告使用的一些术语进行了注释。

本报告在体例上很有特点，数据分析采用图例，一目了然；用“BOX”对相关研究进行重点解读；用“观察”对所研究某一领域的专利趋势做出简要分析等。这些有特征的区分能够帮助读者快速了解所感兴趣的内容。其中有很多亮点，比如在“BOX6”中提出“散装制氢”新概念，令人耳目一新。

需要特别说明的是，该报告多处提及中国在电解槽技术创新方面的贡献，说明我国的技术创新越来越引起国际重视，这得益于中国政府坚定的决心和庞大的终端市场，这项重要因素无疑将为我国的技术创新提供完美的舞台。该报告同时指出：和发达国家相比，中国的国际专利申请相对较少，国内专利申请很多。本译者认为这一特征与市场需求端有关，相信通过努力，我国在电解槽相关技术方面的创新一定会取得突破性进展，占据国际专利申请排头位置指日可待。

在该报告“结论”部分，认可我国在电解水领域和日、美、德、法等国共同处于全球领先者地位，充分说明在国际可再生能源技术赛道上，我国已经走在第一梯队。在趋势报告译文最后，按照报告原版附上出版信息及联系方式，一是尊重出版商的劳动成果，二是便于大家选择使用。

我国“双碳目标”明确了绿色发展的大方向，大规模的绿色能源应用推动能源革命，必然带来技术创新，本译者做为绿色发展参与者，与各位同仁一样，持续关注新技术、新发展。得到该报告之后，即着手翻译，希望尽快拿出完善版本，和各位同仁分享。由于时间仓促，水平有限，翻译内容难免有谬误，为了保证完整展现报告原貌，翻译语句基本不做修饰性改写，以直译为主，还望读者阅读时能够理解，抛砖引玉，欢迎各位同仁不吝赐教，交流指正。

本报告翻译过程得到了达臻绿氢液态阳光（辽宁）有限公司董事长李学义先生的大力支持和资源帮助，王滨滨女士对于译稿的完善给与了专业化支持，中国能源研究会碳中和合作中心秘书长周涛同志给与了关心和支持，在此一并致谢。

红沿河氢能产业研发中心 主任

中国能源研究会碳中和分中心专家

世界低碳城市联盟 特聘专家

深圳氢醇能源创新研究院 学术委员会专家

大连市氢能产业促进协会  专家

制氢电解槽的创新趋势

执行概要

在欧洲专利局和国际可再生能源署合作下，本专利洞察报告审查了2005年到2020年在制氢领域已发布的专利申请的演化情况。

当政策制定者和研究人员在关于创新、低碳、廉价以及安全制氢能够改变气候和控制地球温度上达成一致的时候，资金和技术创新就会加快向氢能的制、储、运方面发展。在制氢方面一个关键的技术组件是电解槽。未来氢能社会，电解槽将依靠大量的廉价且易得原料生产基且只使用可再生电力和水。目前，电解槽的技术演化正朝高效、廉价、和适用市场需求方面发展。本报告通过对全球范围专利申请的分析，描绘了各种电解槽技术和趋势。

主要发现

——2005年到2020年全球共发布10894项与电解水相关的专利族，年均增长率18%。

——2016年，与水电解相关的专利族（检索术语，见词汇表。译者注）数量超过了固态或液态煤基和油基氢源相关的专利数量。2020年，这个数字翻了一倍。——73%的电解槽专利族至少还有一项授权专利有效。

——来自中国的专利族申请共有6883项，接下来是日本、韩国、英国、德国和法国。严格的国际专利族定义证实，97%的中国专利申请仅用于保护国内市场。——日本东芝、CER、松下、西门子、本田都是最受欢迎的专利申请人。

——2018年，非贵金属材料电催化剂专利申请超过贵金属电催化剂材料专利申请。这一趋势的持续归因于中国国企专利申请的大量介入。

——光电解（用光作为分解水的能源）是一项强大的最新的专利技术，国际社会已经有50%的此类专利申请提交，构成国际专利族平均水平的基础。

——欧洲和日本被认为50%的专利申请在子技术领域。然而欧洲在电解槽（堆）的可堆叠性专利申请方面处于领先（41%的专利在这个领域），电催化剂材料（34%）和电池运行条件以及结构（32%），日本在光催化（39%）分离技术方面（隔膜、膜）（36%）领先。

——专利数据表明持续的技术创新活动有助于降低电解槽成本。我们观察到，使用非贵金属材料和更薄的有机膜、在高压下运行的电池国际专利申请的增长。

——美国涵盖全部技术领域专利的18%，韩国在分离器（隔膜、膜）专利技术方面占据较高份额（16%），而涵盖他类型的平均7%。

——中国国际专利数量只有4%涵盖到五类技术，但是在纯国内专利申请数量方面中国占据主导地位。

1.介绍

1.1电解槽在能量转换中的作用

发达国家和发展中国家达成广泛共识，认为气候变化是需要迫切解决的重大问题。越来越多的国家在制定计划和战略，在未来几十年减少温室气体和重构能源系统以及基础设施。通过可再生能源、储能、能效及智慧电网技术的整合，未来几十年将有大量终端用户实现脱碳。随着越来越多的国家推行深度脱碳计划，用可再生能源和水电解制取的绿氢将在未来能源转型中成为核心，成为解决清洁能源关键环节。要实现国际能源署1.5度温升计划方案，那么氢及其衍生物的总量将在2050年占能源总量的12%。

为了应对不断增长的绿氢需求，需要大幅增加电解槽的制造和部署能力，而且绿氢必须是清洁的，因此由可再生电力提供能源。在这种情况下，电解槽的装机容量到2030年需要增加到350GW，目前可用的电解槽容量是0.5GW。这一目标说明了电解槽市场的巨大的扩容，这将在经济领域的脱碳进程中发挥关键作用。一些国家已经在国家氢能战略计划中安排了电解槽容量建设目标。

基于水电解的工艺允许通过电和水的输入来制氢。电解是众所周知的化学过程，需要广泛应用以降低制取成本。因此降低电解槽系统成本是必要的，技术创新至关重要。据国际可再生能源署称，通过关键战略，如改进电解槽设计和建造、规模经济、用（含量）丰富的金属替代稀缺材料、提高效率和操作灵活性以及与1.5度的气候目标部署相一致的高技术学习率，电解槽工厂投资短期可以降低40%，长期降低80%。电解槽面临快速升级迭代，意味着还需要从生产效率和技术生命周期两方面开发。

BOX1电解用水和土地的使用

绿色制氢依赖于两个关键输入：水作为主要原料，可再生电力作为主要能源。根据国际能源（IEA）署称：目前电解（氢）约占全球氢气产量的2%。然而，电解法取代化石燃料制氢具有重要意义。如果目前对氢的所有需求都通过电解水生产，将带来3600太瓦时（一个太瓦时等于10亿度电，译者注）的电力消耗和6.17亿立方米的水。从这些数字看，这将超过欧盟的年发电量和目前全球能源部门耗水量的1.3%，大约是目前天然气制氢耗水量的两倍。

与其他制氢工艺相比，电解水的水足迹最小。从纯化学计量角度看，对比而言，用CCUS法通过天然气制氢耗水13-18kg水/kg H2，煤气化制氢耗水40-86kg水/kg H2，这取决于煤矿开采耗水量。然而如果考虑到低效工艺和气化工艺，电解水制氢耗水量将达到20kg。国际可再生能源署通过一个例子分析这些数字来确定制氢的淡水供应能力。例如，一个大型（1GW电解槽）以75%的效率、每年运行8000小时（11个月）可生产15万吨氢气，按照每kg氢气用水20kg计算，将消耗淡水300万吨，这一水量是一座7万人小镇的年用水量。

水不会成为电解规模扩大的瓶颈，即使是在水资源紧张地区，海水淡化也是一种选择，考虑到杂质对电解槽堆寿命的负面影响（设备腐蚀和氯气生产），水质高纯度是必要的。用于反渗透海水淡化的电力为每立方水3-4kwh，对电解总成本的影响较小，其带动制氢成本提高0.01-0.02美元/kg H2。

就土地而言，国际可再生能源署分析1000GW的电解电力需要占用曼哈顿面积大小的土地，然而，这种大型电解槽的能量密度约为7500MW/平方公里，大约是陆上风密度（5MW/平方公里）的1500倍。这表明用于绿氢生产的提供可再生电力的涡轮风机和太阳能光伏板将占用大量土地，而电解槽所占据空间，相对而言，只占总空间的一小部分。

1.2关于研究

本研究的主要目的是了解专利申请的全球演变，以发现新技术的应用趋势，促进氢的进一步大规模使用。该报告为该领域有兴趣的参与者和政策制定者提供了有用的见解，以利用行动和倡议进一步开发和部署电解槽相关技术，从而实现更广泛的氢的应用。为此，本研究使用了各种资源，包括欧洲专利局专利数据库和和注册数据以及其他可用的公共报告，并受益于国际可再生能源署和欧洲专利局在该领域的长期的技术专长。

由于各自的使命和活动，欧洲专利局和国际可再生能源署在统计研究方面具有共同的兴趣，以了解影响使用可再生能源向可持续能源未来过渡的趋势。2017年，国际可再生能源署和欧洲专利局签署了关于双边合作备忘录，以促进可再生能源领域的技术创新。该备忘录于2021年延期，并决定定期发布聚焦特定领域的全景专利报告。

基于欧洲专利局和国际可再生能源署的长期协作，本研究评估了电解槽技术这个非常特定领域的专利申请统计数据。全球对气候中性能源生产和储能技术的政治兴趣日益增长，氢能技术提供的承诺是电解槽技术创新的巨大背后推动力。氢的应用被认为是一个颠覆性的技术领域，可能会对经济社会带来根本性的影响。尽管专利申请在过去10年急剧增加，但电解槽技术仍然需要重大创新，以实现该技术在工业级层面投放市场。

随着最近几个地理区域在氢能发展和部署的重大战略规划的推行，情况在未来可能会发生变化：该战略将汇集从研究、创新到生产、基础设施到国际合作等不同方面的共同行动。

2.方法论

2.1实用专利信息

专利是一种排他性的权利，并且只授予新颖和油创新的发明。高质量的专利是有助于吸引投资、确保许可协议和提供市场排他性的资产。例如，专利发明人支付年费以维护其在某些国家具有商业价值的专利，防止发明被竞争对手使用。做为这些专利权的交换，所有专利都要公布、披露受保护的专利技术细节。这允许其他发明者在这些专利基础上进行创新，避免了投资于已经被他人解决的问题上的失误。

因此，专利数据库包含大量技术信息，其中很多在其他任何来源都找不到。欧洲专利局的免费欧洲数据库包含来自100多个国家的1.3亿份档案，专利检索统计提供了有趣的指标来衡量和考察发明人、商业化和知识转换趋势。其还提供了一种观察技术趋势变化以及确定新参与者或整合工作的方法。这也揭示了电解槽领域的新视角并有助于在知情情况下进行决策。

2.2 专利检索

本洞察报告能够提供了一种非常具体的专利技术，即电解槽简要专利情况。本洞察报告涵盖了给定地区和国家以及全球的专利申请，他们可以影响政策讨论、战略研究规划和技术转让。

每个专利洞察报告都从选定的专利数据库中检索相关技术的最新技术开始。例如，检索策略由相关领域的专家审查员制定，然后对检索结果进行分析，来回答专利活动或创新模式的特定问题。检索结果以视觉方式展示以帮助理解，得出结论或依据实验证据提出建议。

本报告信息、数据和分析主要取自于对欧洲专利数据库的开发研究。仅考虑了2005-2020年（专利族最早的出版年份）相关专利出版物。相近技术的确定和特定技术搜索策略的制定由电解槽和氢能领域的欧洲专利局审查专家和可再生能源署专家承担。所有的检索查询尽可能利用欧洲专利数据库的免费工具。查询和数据均作为单独的EXCEL文档提供，并且查询按照Q1到Q35编号。本报告未使用所有的查询文档。尽管报告主要围绕电解水技术使用展开，但附加提供了另外两个（Q02和Q 03）关于液态和固态碳氢化合物作为电解槽原料的数据集。目的是为了提供一个参考基线，来说明水电解相关专利的指数级增长。没有对这些数据集进行进一步的分析。

五组与电解槽相关的的子技术分析报告对于降低电解槽成本很重要：

——电池运行条件和结构原理

在更高的温度和压力下运行，以提高电解槽效率，同时不影响膜的耐久性和性能，同时降低成本。

——电催化剂材料原理

稀有材料是电解槽成本和规模化的一个主要瓶颈，解决办法是原料替代，例如非贵金属材料替代。

——分离器（隔膜、膜）原理

减少隔膜厚度可以提高效率，同时也可以降低电力消耗。

——电解槽可堆叠性（堆）原理

电极、双极板和多孔传输层可显著增加堆叠成本，这些部件的改进，包括这些部件的批量生产，都能减低投资成本。

——光电解原理

光电解是通过一个步骤完成电力和氢气生产，在当前技术成熟度和路径效率较低挑战下，可能带来成本效益。

当使用IPC或CPC分类代码摘录专利数据进行分析的时候，读者应该牢记，获得发明的最大可能的范围的保护符合专利发明人的利益。因此，专利将不限于申请人正在开发的技术要素组合，由此，一些方面可以归因于专利申请，即可以针对特定电解过程开发技术方面，而无需在专利申请中明确指出或在专利分类中反映。归类在“电催化剂材料”下的专利了一个例子，因为其中超过50%的此类技术被标识在技术上与水电解有关。在考虑电解槽技术时，同样清楚的是，通常也没有明确说明提及水的电解，而是提及燃料电池堆。

数据挖掘（优化搜索查询）和管理由欧洲专利局根据欧洲专利局专家和专利审查员的现有依据最佳实践进行。

本报告的挑战在于为不同专利数据定义边界。例如，在高温下运行电解槽技术也会内含高压运行技术，这导致在不同技术和标记为相关的不同技术专利族之间有相当大的重叠。关键词经常被使用以便于更好的区分不同的技术。

在整个报告，专利申请统计数据在适当情况下按照不同聚合层级进行处理，专利的数量根据专利族数量进行量化。值得注意的是，在通过原创视角处理专利申请数据时，不同国家利益相关者的申请策略，可能对全部数据和结论产生影响。例如中国申请人主要选择国内申请而不是在国际上申请同等规模的专利。中国申请人通常申请新型实用专利，在简单统计专利及专利族数量时会增加中国发明数量。我们通过更严格的专利族概念，及国际专利族（IPF），缓解了这一偏差。这一概念排除了仅在申请人所在国家申请的单一国家专利族。申请者或发明人来自不同国家的专利族也被视为国际专利族。

补充材料中提供了基于欧洲专利局免费专利数据库详细搜索工具。这使得读者能掌握这所涵盖技术的未来变化。

3、结果

本节提供并解释了关键结果，包括关键见解和可能的解释。在这一节中，通过比较基于电解水工艺和基于固态和液态烃的原料工艺制氢的专利工艺，首先提交了制氢工艺的专利趋势结果。更详细的结果仅适用于水电解。分析的重点转移到确定的五个子技术领域：（1）电池运行条件和结构，（2）电催化剂材料,(3)分离器（隔膜、膜），（4）电解槽（堆栈）的可堆叠性和（5）光电解。

在每个子技术中，结果都是基于以下结构提供：首先，显示全球专利趋势。然后，重点转移到国家层面，同时考虑专利申请人所在国家和申请专利的专利管辖权国家。每个子技术最后都会介绍顶级参与者（一般和/每个子技术领域）。

3.1制氢工艺专利趋势

就实际专利申请而言（图2中的左图），在2017年与基于水电解的制氢工艺相关的专利族数量超过了与液态烃源电解的申请数量。即使在2017年之后，液态烃源专利还是保持原有水平。这说明优先研究的重点在于水电解工艺而非液态烃。这一转变是因为水对于不同的能源具有更高的适应性，包括太阳能和其他可再生能源。这可以减少能源输入，同时减少经由碳氢化合物生产的不可再生能源的使用。

公共表格工作簿中的交互式数据

这一上升的的主要来源是中国专利申请，主要由中国专利申请人和他们聚焦于国内市场（大约只有3%的中国专利是国际专利，见图3左），此外，详细分析表明，在中国申请的专利以新型实用专利居多，在其他专利管辖权国家没有进一步的专利申请。此外，中国申请人经常为相似或相同的发明申请专利，这也增加了申请数量。其次是日本、韩国、美国、德国和法国。鉴于源于“欧盟绿色协议”的战略重要性，欧洲的相当次要的地位是一个重要发现：该协议将氢能定义为清洁和循环经济的关键。然而我们可以假设2020年启动的欧盟氢能战略对目前的专利申请数据没有影响，该战略捆绑了促进绿氢生产能力快速和有针对性的发展措施。

总之，考察原创性专利申请数据来源，可以注意到有一点很重要，就是不同国家利益相关者的不同专利申请策略会对总体数据产生重要影响。

为了减少“干扰”，我们引入国际专利族概念，本概念通过专利族成员和申请人所在国家考虑了专利族的地理范围。在水电解方面略有上升趋势，同时在液态烃申请方面下挫更快。图3右图显示了通过排名前6位的国家展示了与水电解专利申请有关的国际专利族趋势。国际专利申请主要以日本、美国和德国为首，他们占据了2005-2020年以来与水电解有关的国际专利族数量的52%。尽管专注于国内，但最近中国的国际专利族申请数量快速上升，而日本则减少了国际专利申请数量，近两年尤甚。日本每年的国际专利申请数量较少(下降30%)，而中国增长了约38%。

在专利保护方面日本和美国是最重要的国家。在2005-2020年（图4左）间全部国际专利族的24%在美国受到保护，21%在日本受到保护。覆盖巨大的国内市场可以被看做是申请人首次在专利机构申请一项专利的动力。较小国家的申请人和发明人期待有更多的需求而在国外进行国际专利注册。因为图标数据涵盖了国际专利族，因此更能反映出专利发明的地点，因为样本选择涵盖了国际层面。随着时间推移，日本和美国的专利申请递减，部分的得到其他专利机构如德国、韩国的补偿，时间更近的是中国（图4 右）。

最近（从2017年往前）推动水电解国际专利申请的是日本公司（图5左侧），特别是东芝、松下、和本田。在这些前十公司中，还有西门子和CEA。这些公司涵盖了水电解总活动的15%。相比之下，在2005-2014年间（图5右侧）基于液态烃的电解过程的前十大活跃公司，在2015-2020年间发明活动都有所减少，这解释了前面图2 所示的下降。似乎只有欧洲每年还有相似的国际申请数量。这些公司约占基于液态烃电解过程总活动的20%。

BOX2已授予的水电解专利
 

已授予的水电解国际专利年均、累计趋势

虽然专利申请数量和经济增长有着长期的关联关系，但已授予的专利数量仍然是衡量创新质量和经济重要性的一个很好的指标。后者通常被看做更好的专利质量指标，因为只有符合专利授权需要的专利才能有效授权。上面的条形图显示了授权专利趋势，包括净值（深色）和累计值（浅色）。横向轴提供了授权的公布年份。请注意，2021年数据仅包括前六个月，这是总量较低的原因。随着时间推移，这一演变表明专利人愿意投资以保护市场份额，这个份额可能会为发明者带来收入。随着时间推移可以看到授权专利数量的增长，这表明为开发新型电解槽技术而获得的能力需求普遍增加。

BOX3国际电解水及子技术领域合作

基于申请人的定位的国际合作分析表明欧洲专利组织成员国在跨国开发和其后专利申请方面参与度很高。德国、法国、英国、瑞典、荷兰在和美国高水平的合作方面很突出。同样的合作也可以在加拿大、法国、瑞典、比利时之间见到，这可能缘于把法语作为共同语言。有力的合作同样适用于、美国、日本、加拿大和韩国。中国的合作特点主要是和德国、台湾、韩国以共同申请人身份申请专利。总之，不少于2%的专利族申请是通过不同专利申请人合作的，这与欧洲专利数据库所获得的专利族总人口数的平均水平相称。

3.2子技术领域

本节介绍了已经确定的五个主要子技术领域。他们是：电池运行条件和结构、电催化剂材料、分离器（隔膜，膜）、电解槽（堆）的可堆叠性和光电解。图7给出了国家水平的概况。

欧洲和日本在所有子技术领域的国际专利中占50%以上。欧洲在电解槽的可堆叠性（堆叠）（占该领域41%）、电催化剂材料（34%）、电池操作条件和结构等方面领先；日本在光电解（39%）、分离器（隔膜、膜）（36%）方面排名第一。美国在所有技术领域平均份额是18%，而韩国在分离器（隔膜、膜）方面占比最高（16%），在其他类别的平均份额为7%。中国在涵盖五个技术领域的国际专利总数仅占4%。

BOX 4 电解槽技术领域新来者

虽然某些参与者对所讨论的技术表现出持续的兴趣，从时间角度看，审视新近才开始申请专利的参与者，能帮助我们明晰区域专业化以及强度水平。一些数据证实了战略决策，我们知道中国正在发展氢能技术以推动脱碳。

电解制氢的关键挑战是克服技术壁垒以便降

低生产成本。因此，开发用于分解水的非贵金属电催化剂，对于经济高效制氢是不可或缺的。这一领域的十大新来者（以及非新来者）是中国的大学，这个事实表明，中国正在努力独立自主于使用非贵金属制氢。可以看出，这些中国大学申请的专利几乎都是国家专利申请，没有在任何其他国家申请。

在聚合物交换膜组，可以看到来自韩国的新参与者具有很强的代表性，欧洲新的参与者主要集中在电解槽技术的可堆叠性方面。

注释：图表显示这些领域在2015年前专利申请人不活跃（没有申请），但在2015年及之后申请了专利。此外，申请人必须至少有一项国际专利申请才能进入名单。

3.2.1电池运行条件和结构

电化学过程发生在电解槽电池中，这是电解槽的核心。为了提高效率，不同的电解槽电池运行条件如温度、压力和电池单元结构一直都在探索，使其能够在更宽泛的操作条件下（如电压波动）具备成本效益。

图8分析的七个类别中，平均而言，占总量42%的专利申请是国际的。占国际专利申请数量的70%、64%、49%分别为零间隙分割（膜电极组件或MEA）、电池结构：类别依次分为分割和高温。

观察

电池在高压下运行会降低绿氢成本。

——然而，基于在大气压及环境温度下运行的电解槽电池技术，每年的国家专利申请数量居该子类别之首，在2015-2020年间增长70%。

——对于覆盖高压电池技术的专利，尽管与常压专利相比绝对数较低，但在2020年专利族数量激增，几乎是2016年的2倍。

从数据中可以看到基于在常温大气压条件下运行的电解槽电池技术数量正以同样速度增长。因为那些专利大部分包含这两个概念（电池运行条件和结构）。这两个样本所代表的专利族几乎相同，在2015-2020年间，国际专利数量每年增长了70%。然而，更仔细的观察那些样本之外的国际专利，可以看出，涵盖高压、零间隙分割和电池结构分割技术的专利数量有了更大的增长，2020年专利族数量几乎是2016年的两倍。高温和未分割电池的国际专利申请数量相对较少。

在这些组成部分中领先的国家是日本、美国、德国、韩国中国和法国（见图9左图），在2016-202-年间，它们覆盖了这些领域国际专利总量的80%。这些国家的国家专利局是国际专利保护的最大目标。三家日本公司（东芝、松下和本田汽车）在聚焦电池结构的国际专利申请中是排名第一的实体，重点是：分割、零间隙分割（MEA）、和高压。仅这三家公司就占这些类别国际专利总数的17%。

在高压类别（图10）中，25%的申请是由排名前12位的申请人提交的。在这一领域的申请人总数从2005-2020年间总计约600人，这表明研究是分散的，很多申请人在他们的专利组合中只有一个或几个专利族。