專利地圖及專題文章：2023兩岸「碳捕集與封存」專利地圖分析
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來源: Rex Wang
兩岸「碳捕集與封存」專利地圖分析
一、 二氧化碳捕集後封存
當前過度依賴使用大量石化能源燃料，使大量溫室氣體排放到大氣中，造成全球暖化、氣候異常等問題。因此，減少二氧化碳的排放量，已是當務之急，除了積極發展再生能源以外，要如何從廢氣中將二氧化碳捕捉與封存(Carbon Capture and Storage, 簡稱CCS) 亦是一項重要的課題。
所謂碳捕集與封存係指的是針對如發電廠、石化廠、鋼鐵廠…等所產生的二氧化碳，加以捕集後，可拿來再利用(可分為直接利用：油氣增產、高濃度二氧化碳生物養殖、加壓製成滅火器、乾冰等；間接利用：轉化為甲醇、甲烷等化工原料)，或者運送輸注入地下水層、舊油氣田等地下構造，藉由地層之封閉與吸附，予以長期封存，以解決二氧化碳排放的問題。
碳捕集與封存
鑑於「碳捕捉與封存」是緩減全球暖化與氣候變遷的重要課題，於是本分析從GPSS[註2]的海量專利中，針對「碳捕集與封存」作統計分析，其涵蓋到兩岸「碳捕集與封存」專利年度趨勢解析、競爭公司解析、IPC技術專長解析及相關專利解析等，據以分析「碳捕集與封存」的兩岸專利佈局趨勢，並提供台灣相關業者作為開發專利佈局的參考。
二、 專利年度趨勢解析
至2023/03/05日止，兩岸「碳捕集與封存」年度專利公開量從2003年至2020年之間呈現呈現緩慢成長，從2020年至2022年之間則呈現爆發性成長，代表著兩岸「碳捕集與封存」之發展，係處於萌芽階段。
兩岸「碳捕集與封存」之專利年度趨勢圖
三、 專利競爭公司TOP 10解析
至2023/03/05日止，兩岸「碳捕集與封存」專利申請量的競爭公司排行前10名：
TOP 1為「华能集团清洁能源技术研究院有限公司」，共有78件；
TOP 2為「天津大学」，共有63件；及
TOP 3為「南阳东仑生物光碳科技有限公司」，共有20件。
兩岸「碳捕集與封存」之專利競爭公司排行圖
四、 兩岸「碳捕集與封存」之相關專利解析
(一)、TW201906622A:
國立成功大學/國立交通大學的一種「耐鹼微藻株及使用其減量與再利用二氧化碳的方法」，其揭露係關於一種透過N-甲基-N-硝基-N-甲基亞硝基胍突變而篩選出的耐鹼微藻株。此外，本揭露更關於一種使用此耐鹼微藻株減量與再利用二氧化碳的方法，包括下列步驟：提供前述之耐鹼微藻株；以及將耐鹼微藻株培養於一鹼性培養液，且於通入二氧化碳的條件下，培養耐鹼微藻株。
(二)、 TW202120176A:
財團法人工業技術研究院的一種「碳酸化反應器與二氧化碳捕獲系統」，係揭露提供一種二氧化碳捕獲系統，其包括相連的碳酸化反應器、煅燒爐、與水合反應器。自碳酸化反應器的頂部加入高溫的金屬氫氧化物，並自碳酸化器的底部通入低溫煙氣，經由含旋風式集塵單元的碳酸化反應器，使高溫的金屬氧化物與低溫煙氣熱交換，以省略加熱煙氣的加熱器及控制碳酸化反應器的冷卻器。
TW202120176A專利案
(三)、TW202041270A:
國立清華大學的一種「以氨水進行二氧化碳捕捉後再生氨水之方法及以氨水進行二氧化碳捕捉之方法」，其包含提供一氨水再生系統、進行一第一閃蒸步驟、進行一第一壓縮步驟、進行一汽提步驟、進行一第二閃蒸步驟以及進行一第二壓縮步驟。氨水再生系統包含一熱交換器、一汽提塔、一第二泵浦、一第一閃蒸器、一第一壓縮機、一第二閃蒸器以及一第二壓縮機。藉此，本發明可透過在熱交換器與汽提塔之間設置第一閃蒸器，並將第二閃蒸器取代傳統的再沸器，能有效地降低捕捉二氧化碳時所產生的能量損失，達成節能之目的。
TW202041270A專利案
(四)、CN115678763A:
山東大學的一種「用於二氧化碳捕集與海洋碳封存的裝置及方法」，包括海水鹼化機構、矽藻繁育系統、動力元件和監測元件，動力元件分別與海水鹼化機構、矽藻繁育系統和監測元件連接，海水鹼化機構的出水口與矽藻繁育系統連接，監測元件分別與海水鹼化機構、矽藻繁育系統連接。其實現了海水鹼化‑海藻養殖一體化工藝，通過海水溶解鹼性礦物快速捕集大氣二氧化碳，利用矽藻繁育降低海水中游離態矽酸和碳酸濃度，以無機/有機、顆粒/溶解多種形態儲碳，增加海洋儲碳週期。
CN115678763A專利案
(五)、CN115666765A
日東電工株式會社 (JP)的一種「二氧化碳捕獲處理系統及CO2負排放工廠」，其包含二氧化碳濃縮混合氣體生成裝置、二氧化碳轉化裝置、最終處理裝置、以及二氧化碳直接捕獲裝置，其中，二氧化碳濃縮混合氣體生成裝置具有分離膜，提高所導入的混合氣體中的二氧化碳濃度而生成二氧化碳濃縮混合氣體；二氧化碳轉化裝置將從二氧化碳濃縮混合氣體生成裝置接取的濃縮混合氣體中的二氧化碳轉化成化學穩定的化合物；最終處理裝置具備吸附材料，通過利用吸附材料吸附二氧化碳而將該二氧化碳與其它氣體成分分離；二氧化碳直接捕獲裝置將周圍環境中所含的空氣導入，並供給至二氧化碳捕獲處理系統的最終處理裝置或該最終處理裝置的上游側。在二氧化碳捕獲處理系統中，在工廠內生成的二氧化碳會全部在工廠內被處理，而不會被排出至工廠的外部，另外，由於將周圍環境中所含的空氣導入並進行與工廠中的排出氣體同樣的處理，因此能夠使從工廠向外部的二氧化碳的排出成為負值。
CN115666765A專利案
(六)、CN115653608A:
中國海洋大學的一種「基於二氧化碳的深海採礦羽流抑制封存裝置及方法」，屬於海洋裝備技術領域，其包括羽流收集單元、泵吸管組、分離沉降單元及固化排放單元，羽流收集單元包括防溢罩和抽吸內管，防溢罩有兩個且左右對稱佈置。抽吸內管設在防溢罩內部，並與泵吸管組相連。固化排放單元包括固化沉澱倉、輸送機構及高壓噴射元件，高壓噴射元件有兩個，相對佈置在固化沉澱倉內，與採礦車上的CO2儲存罐管路相連。分離沉降單元包括依次相連的多個水力旋流器，泵吸管組通過水力旋流器與固化沉澱倉相連。本發明還公開了深海採礦羽流抑制封存方法。本發明的防溢罩對羽流的收集面積大、效率高，較好地減少羽流擴散，實現其快速沉降，起到治理羽流、實現碳封存的目的。
CN115653608A專利案
五、 結論
目前，CCS技術已經得到了許多國家和地區的廣泛關注和支持。為了促進CCS技術的發展和應用，各國政府和企業紛紛進行相關的專利申請和技術研發。我國CCS的發展現況及成績，首座由成功大學主導建置的負碳技術示範工廠已在2021年落成啟用，這是由成大匯智綠色科技研究中心所建構，該工廠分為兩大單元，一是二氧化碳捕捉純化、二是純化後的二氧化碳烷化再利用。
然而，CCS技術仍然存在一些挑戰。首先，它需要高昂的成本和大量的能源來捕捉和儲存二氧化碳。其次，儲存過程可能會導致地震等地質災害風險。
總體而言，CCS技術在實現減排目標和減緩氣候變化方面具有重要意義。在未來的發展中，CCS技術可能會繼續得到重視和支持，除了捕捉二氧化碳外，也進一步的加以轉化利用，以實現更加可持續的能源和工業生產。
若有企業先進或創業家欲對本專題或創新議題或相關專利內容想要進一步瞭解者，或對某產業技術進行FTO、專利地圖分析、專利檢索、專利申請，敬請隨時歡迎電洽：中銓國際專利商標事務所 04-23823629。
一、 二氧化碳捕集後封存
當前過度依賴使用大量石化能源燃料，使大量溫室氣體排放到大氣中，造成全球暖化、氣候異常等問題。因此，減少二氧化碳的排放量，已是當務之急，除了積極發展再生能源以外，要如何從廢氣中將二氧化碳捕捉與封存(Carbon Capture and Storage, 簡稱CCS) 亦是一項重要的課題。
所謂碳捕集與封存係指的是針對如發電廠、石化廠、鋼鐵廠…等所產生的二氧化碳，加以捕集後，可拿來再利用(可分為直接利用：油氣增產、高濃度二氧化碳生物養殖、加壓製成滅火器、乾冰等；間接利用：轉化為甲醇、甲烷等化工原料)，或者運送輸注入地下水層、舊油氣田等地下構造，藉由地層之封閉與吸附，予以長期封存，以解決二氧化碳排放的問題。
碳捕集與封存
鑑於「碳捕捉與封存」是緩減全球暖化與氣候變遷的重要課題，於是本分析從GPSS[註2]的海量專利中，針對「碳捕集與封存」作統計分析，其涵蓋到兩岸「碳捕集與封存」專利年度趨勢解析、競爭公司解析、IPC技術專長解析及相關專利解析等，據以分析「碳捕集與封存」的兩岸專利佈局趨勢，並提供台灣相關業者作為開發專利佈局的參考。
二、 專利年度趨勢解析
至2023/03/05日止，兩岸「碳捕集與封存」年度專利公開量從2003年至2020年之間呈現呈現緩慢成長，從2020年至2022年之間則呈現爆發性成長，代表著兩岸「碳捕集與封存」之發展，係處於萌芽階段。
兩岸「碳捕集與封存」之專利年度趨勢圖
三、 專利競爭公司TOP 10解析
至2023/03/05日止，兩岸「碳捕集與封存」專利申請量的競爭公司排行前10名：
TOP 1為「华能集团清洁能源技术研究院有限公司」，共有78件；
TOP 2為「天津大学」，共有63件；及
TOP 3為「南阳东仑生物光碳科技有限公司」，共有20件。
兩岸「碳捕集與封存」之專利競爭公司排行圖
四、 兩岸「碳捕集與封存」之相關專利解析
(一)、TW201906622A:
國立成功大學/國立交通大學的一種「耐鹼微藻株及使用其減量與再利用二氧化碳的方法」，其揭露係關於一種透過N-甲基-N-硝基-N-甲基亞硝基胍突變而篩選出的耐鹼微藻株。此外，本揭露更關於一種使用此耐鹼微藻株減量與再利用二氧化碳的方法，包括下列步驟：提供前述之耐鹼微藻株；以及將耐鹼微藻株培養於一鹼性培養液，且於通入二氧化碳的條件下，培養耐鹼微藻株。
(二)、 TW202120176A:
財團法人工業技術研究院的一種「碳酸化反應器與二氧化碳捕獲系統」，係揭露提供一種二氧化碳捕獲系統，其包括相連的碳酸化反應器、煅燒爐、與水合反應器。自碳酸化反應器的頂部加入高溫的金屬氫氧化物，並自碳酸化器的底部通入低溫煙氣，經由含旋風式集塵單元的碳酸化反應器，使高溫的金屬氧化物與低溫煙氣熱交換，以省略加熱煙氣的加熱器及控制碳酸化反應器的冷卻器。
TW202120176A專利案
(三)、TW202041270A:
國立清華大學的一種「以氨水進行二氧化碳捕捉後再生氨水之方法及以氨水進行二氧化碳捕捉之方法」，其包含提供一氨水再生系統、進行一第一閃蒸步驟、進行一第一壓縮步驟、進行一汽提步驟、進行一第二閃蒸步驟以及進行一第二壓縮步驟。氨水再生系統包含一熱交換器、一汽提塔、一第二泵浦、一第一閃蒸器、一第一壓縮機、一第二閃蒸器以及一第二壓縮機。藉此，本發明可透過在熱交換器與汽提塔之間設置第一閃蒸器，並將第二閃蒸器取代傳統的再沸器，能有效地降低捕捉二氧化碳時所產生的能量損失，達成節能之目的。
TW202041270A專利案
(四)、CN115678763A:
山東大學的一種「用於二氧化碳捕集與海洋碳封存的裝置及方法」，包括海水鹼化機構、矽藻繁育系統、動力元件和監測元件，動力元件分別與海水鹼化機構、矽藻繁育系統和監測元件連接，海水鹼化機構的出水口與矽藻繁育系統連接，監測元件分別與海水鹼化機構、矽藻繁育系統連接。其實現了海水鹼化‑海藻養殖一體化工藝，通過海水溶解鹼性礦物快速捕集大氣二氧化碳，利用矽藻繁育降低海水中游離態矽酸和碳酸濃度，以無機/有機、顆粒/溶解多種形態儲碳，增加海洋儲碳週期。
CN115678763A專利案
(五)、CN115666765A
日東電工株式會社 (JP)的一種「二氧化碳捕獲處理系統及CO2負排放工廠」，其包含二氧化碳濃縮混合氣體生成裝置、二氧化碳轉化裝置、最終處理裝置、以及二氧化碳直接捕獲裝置，其中，二氧化碳濃縮混合氣體生成裝置具有分離膜，提高所導入的混合氣體中的二氧化碳濃度而生成二氧化碳濃縮混合氣體；二氧化碳轉化裝置將從二氧化碳濃縮混合氣體生成裝置接取的濃縮混合氣體中的二氧化碳轉化成化學穩定的化合物；最終處理裝置具備吸附材料，通過利用吸附材料吸附二氧化碳而將該二氧化碳與其它氣體成分分離；二氧化碳直接捕獲裝置將周圍環境中所含的空氣導入，並供給至二氧化碳捕獲處理系統的最終處理裝置或該最終處理裝置的上游側。在二氧化碳捕獲處理系統中，在工廠內生成的二氧化碳會全部在工廠內被處理，而不會被排出至工廠的外部，另外，由於將周圍環境中所含的空氣導入並進行與工廠中的排出氣體同樣的處理，因此能夠使從工廠向外部的二氧化碳的排出成為負值。
CN115666765A專利案
(六)、CN115653608A:
中國海洋大學的一種「基於二氧化碳的深海採礦羽流抑制封存裝置及方法」，屬於海洋裝備技術領域，其包括羽流收集單元、泵吸管組、分離沉降單元及固化排放單元，羽流收集單元包括防溢罩和抽吸內管，防溢罩有兩個且左右對稱佈置。抽吸內管設在防溢罩內部，並與泵吸管組相連。固化排放單元包括固化沉澱倉、輸送機構及高壓噴射元件，高壓噴射元件有兩個，相對佈置在固化沉澱倉內，與採礦車上的CO2儲存罐管路相連。分離沉降單元包括依次相連的多個水力旋流器，泵吸管組通過水力旋流器與固化沉澱倉相連。本發明還公開了深海採礦羽流抑制封存方法。本發明的防溢罩對羽流的收集面積大、效率高，較好地減少羽流擴散，實現其快速沉降，起到治理羽流、實現碳封存的目的。
CN115653608A專利案
五、 結論
目前，CCS技術已經得到了許多國家和地區的廣泛關注和支持。為了促進CCS技術的發展和應用，各國政府和企業紛紛進行相關的專利申請和技術研發。我國CCS的發展現況及成績，首座由成功大學主導建置的負碳技術示範工廠已在2021年落成啟用，這是由成大匯智綠色科技研究中心所建構，該工廠分為兩大單元，一是二氧化碳捕捉純化、二是純化後的二氧化碳烷化再利用。
然而，CCS技術仍然存在一些挑戰。首先，它需要高昂的成本和大量的能源來捕捉和儲存二氧化碳。其次，儲存過程可能會導致地震等地質災害風險。
總體而言，CCS技術在實現減排目標和減緩氣候變化方面具有重要意義。在未來的發展中，CCS技術可能會繼續得到重視和支持，除了捕捉二氧化碳外，也進一步的加以轉化利用，以實現更加可持續的能源和工業生產。
若有企業先進或創業家欲對本專題或創新議題或相關專利內容想要進一步瞭解者，或對某產業技術進行FTO、專利地圖分析、專利檢索、專利申請，敬請隨時歡迎電洽：中銓國際專利商標事務所 04-23823629。
關鍵字：#碳捕集 #碳封存 #碳排 #專利地圖 #專利申請
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