(EnerMaster)日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電

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日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流) …以EnerMaster商品為例

Dr. Rational You (游李興) Founder & GM/EnerMaster(能碩科技) 2011/3/31@NTHU科管所

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(EnerMaster) Rational You (游李興) 學歷 1977~1978: 台北市立營橋國中畢業 重考 (1977/Q3自修, Q4國四班; 1978Q1&2自修) 1978~1981: 台北市立 建國中學 (擔任高三導師改選後的班長) 1981~1985: 國立 臺灣大學 造船工程學系 學士 (熱流 材料 振動…力學) 1985~1987: 國立 臺灣大學 機械工程研究所 碩士 (線性 結構振動…控制) 1987~1992: 國立 清華大學 電機工程研究所 博士 (非線性 機構運動…控制) 生涯目標: 長期經營整合機電產業,促進相關產業安身立命, 以此歷練建構理想典範 人生願望: 廣結善緣,相互造就,分享人生

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Rational KISS (Knowledge Information Service Server) : 請到ftp://60.250.198.214/ (ID=EnerMaster; PW=0911214141)進入分享

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(EnerMaster) Rational You (游李興) 經歷 1981/07~1983/09: (建中北一女校友)青韻合唱團(音樂營主辦人) 1985~1991 : 升研究所補習中心 工程力學 工程數學(講師) (出版:上,中,下) 1993/08/17~1996/08: 工研院 光電所 子計畫主持人 (10X Zoom Lens) 1996/01~1996/12: 新竹 知行會 成長團體 主題聚會 主持人 (24場各2小時) 1996/08~1998/07: 工研院 微系統 紅外線熱像 光機電設計主持人 1998/07~1999/07: 工研院 微系統 MEMS-CAD設計組 主持人 (製程設計) 1999/09~2003/01: 工研院 經資中心 MEMS/NANO產業師 (10多本報告) 2003/05/05~2004/12: 天瀚 光電中心 資深經理 (Camera Module)(3X Zoom Lens ~2007量產) 2005/3/1~2006/7/6: 華碩 董事長室 策略投資/核心技術 FC 評估(新事業)計劃主持人 2006/7/7~至今: 能碩 董事長&總經理

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Rational演講…以EnerMaster商品為例 ‧游李興﹐《燃料電池 有環保概念(原名=燃料電池的趨勢與創新)》(育成雙月刊2009/10/) ‧游李興﹐《燃料電池於 機電整合的技術挑戰及核心能耐》(北科大電機所2010/04/28演講) ‧游李興﹐《從台灣的核心能耐看燃料電池的進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以

EnerMaster商品為例》(大華技術學院2010/06/17/演講) ‧游李興﹐《燃料電池於 備援電力的市場困境與轉戰策略…》(明新科大2010/10/12/演講) ‧游李興﹐《陶瓷…燃料電池的終結者﹖》(吳鳳科大2010/10/28演講) ‧游李興﹐《燃料電池三大應用&困境&轉型…》(北台科技學院2010/11/23演講) ‧游李興﹐《甲醇燃料電池技術發展及其應用轉型…》(北科大電機所2010/12/29演講) ‧游李興﹐《初探燃料電池車的發展及其困境與轉型…》(東華大學電機所2011/3/4演講) ‧游李興﹐《可攜式燃料電池三大技術發展、市場困境、應用轉型…》(清大工科所)2011/3/9演講) ‧游李興﹐《全球燃料電池車發展困境及轉型…從「汽機車」往「巴士、船舶/運輸」》(高雄海洋 科大_海洋工程科技研究所2011/3/22演講) ‧游李興﹐《日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電》(清華大學科管所2011/3/31演講) ‧游李興﹐《日本燃料電池如何發展區域型電廠替代核電 …從「學校、醫院、旅館、工廠 」》(高雄 第一科大_機械與自動化工程所2011/4/14演講)

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Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/); 演講實況已上傳 http://enermaster.blogspot.com/

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Rational演講內容(來源&分享@網站)

OUTLINE ☉FC架構:

‧黃鎮江﹐《綠色能源》(全華科技2008/05/)

‧Stack、EMS (+Hybrid)、FP (Fuel Processor)、BOP、Integration

‧石井弘毅﹐《圖解燃料電池》(世茂出版2008/09/)

☉FC種類:

‧游李興﹐《燃料電池商品化分工(專輯)》(工商時報2009/03/~2009/09/主筆…目前已發行5期﹔

‧PEMFC(1W~100kW:含DMFC、RMFC、RGFC)、SOFC(1kW~100kW)

預計共12期)

☉運輸用FC: PEMFC (+Hybrid) @700Bar加氫

‧http://enermaster.blogspot.com/(EnerMaster部落格)

‧公共(巴士@點對點)→高階(轎車@普及區)→低階(機車@普及區)

‧http://enermastervip.blogspot.com/(EnerMaster 部落格VIP 專屬)

☉定置型FC: PEMFC、RMFC、 RGFC、SOFC(1kW~100kW)

‧http://www.youtube.com/EnerMasterFilm(EnerMaster演講錄影 )

‧PEMFC@UPS:高壓氫(迅速! 安全? 昂貴?)、少用&急開(減損FC壽命) ‧1kW家用RGFC@CHP: 45%熱(節能) +35%電(減碳≒28%) ‧SOFC:1kW家用@CHP≒40%熱+ 45%電;100kW電廠≒複合發電(60%)>熱 ‧FC@電廠: 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年)

‧http://www.slideshare.net/EnerMaster(EnerMaster演講簡報 檔) ‧http://issuu.com/enermaster(EnerMaster演講簡報檔)

☉可攜式FC: DMFC、RMFC & RGFC、SOFC(<1kW) ‧DMFC(1~10W~100W)技術:無法延伸(核心能耐)@RMFC ‧RMFC(100W~1kW)技術:可延展到RGFC(1kW~100kW)然後引進SOFC ‧SOFC解決RGFC (1kW) 困境:電(45%)>熱(35%)、免用Pt、多碳燃料、簡化FP

☉結論: ‧DMFC(1W~10W~100W)←RMFC/RGFC/SOFC(1kW)+Hybrid→SOFC(100kW)

☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/02/)

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FC應用:1~10~100~1kW@身邊、10k~100kW@分散

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

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FC受矚目的理由(2) 熱回收 vs.火力發電

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FC受矚目的理由(1)範圍、效能、熱回收

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(01)燃料電池是什麼】

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FC受矚目的理由(3) 排放(NOx、SOx) ≒零

(a) 火力發電 (如:最尖端的大型高效率系統) (b) 燃料電池(如:NG重組型的小型廢熱利用)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(01)燃料電池是什麼】

(p.11)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(01)燃料電池是什麼】

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FC受矚目的理由(4) 電池能量&壽命&充電

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FC系統-系統架構 & 技術分工 (1)合金氫罐

BOP (熱與水管理)

(2)高壓氫瓶 (3)加水產氫 (4)改質製氫FP (Fuel Processor)

EMS (電能管理) 餘熱回收 餘水回收

熱管理 水管理

(燃料處理器)

Integration (整合)

Stack(燃料電池堆) Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【 Taiwanese battery companies, ITRI, by Digitimes 2007/6 (PSI.com.tw)】

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台灣氫能與燃料電池產業「專業分工」嗎?

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(NanYaPCB)PEMFC(H2FC)500W(從MEA) ITEM BOP LCD panel (not include) Battery (not include)

Detail

SPECIFICATION H2 Leakage

Sensor

O2 STACK Voltage, Current, Fault indication

(not included ; optional)

12V40Ah (recommend )

Items

*南亞電 *碧氫 Source: rational@enermaster.cm.tw (2010/12/) (工業材料)200907p051(曹芳海@ITRI能環所)燃料電池技術專題導言:燃料電池產業蓄勢待發

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500W H2FC

1.Dimension

320(L)X670(W)X400(H)

2.Weight

30kg

3.Power Output

Nominal: 500W

4.Output Voltage 5.Operation Temperature. Source: http://www.greenergy.nutn.edu.tw/fuelcellcarracing/download.htm (2010/03/12)

24 VDC

3℃~40℃ (p.16)


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PEMFC_MEA(膜電極組)→Cells→Stack

STACK… 12V & 24V 4cm

4cm

8cm

5cm

5cm

Single Cell

4cm

0.6V, 10A = 6W 20cm2 @ 500mA/cm2

5cm

串聯 2 Cells 1.2V, 10A = 12W

0.6V, 20A = 12W 40cm2 @ 500mA/cm2

Stack

Fuelcell.swf Source: www.sglcarbon.com Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】

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串聯 20 Cells 12V, 10A = 120W

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直流轉換器可用於將燃料電池的可變化的I-V 曲線行為轉變為一固定的電壓輸出

串聯 20 x 2 Cells 24V, 10A = 240W

串聯 20 Cells 12V, 20A = 240W

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H2高壓700Bar(100L)時FCV方可駛500公里 ≒60kL 1/1000 ≒2wt.%(250Kg) 1/400

@-253℃ ≒70Kg

1/300

@250~350ATM ≒200L

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/10/); (全華圖書)200810(RyanO'Hayre)燃料電池基礎(09)燃料電池系統介紹

(p.19)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(05)汽車用FC】

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700Bar高壓儲氫_能量密度(L)≒低5倍(汽油)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】

(p.21)

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由化石燃料(甲醇,甲烷)重組取得H2 (~70%)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(04)取得H2的方法】

(p.23)

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(常壓)能量密度(體積&重量) 甲醇都可接受

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(6)打造一個氫能社會】

(p.22)

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甲醇: 起動性佳@部份氧化法(+水蒸氣重組法=自熱)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(04)取得H2的方法】

(p.24)


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最適合FCV車內(現場重組製氫)燃料≒甲醇

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(05)汽車用FC】

(p.25)

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製氫(~50%)的POX(部分氧化)法&其它…

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製氫(~70%)的SR(蒸氣重整)…H2O是H2來源

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/) 【(全華科技)200808(SCE.Net)圖解新能源百科(6)能源利用的新技術】

(p.26)

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將CH4(甲烷)SR改質(重整=重組)成H2的改質器

☉脫硫反應﹕ ‧C2H5SH+H2→C2H6+H2S﹐△H=-70.2kJ/mol ‧H2S+ZnO→ZnS+H2O﹐△H=-76.6kJ/mol ☉改質反應: ‧蒸氣改質反應﹕CH4+H2O→CO+3H2﹐△H=206KJ/mol ‧水氣轉移反應﹕CO+H2O→CO2+H2﹐△H=-41kJ/mol

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/) 【(全華科技)200808(SCE.Net)圖解新能源百科(6)能源利用的新技術】

(p.27)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.28)


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天然氣(CH4)SR(水蒸氣重整)製氫&熱(吸&放)

天然氣(CH4) POX(部分氧化)製氫&熱(吸&放)

空氣

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】(p.29)

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天然氣(CH4) ATR(自熱重整)製氫&熱(吸&放)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】(p.31)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】(p.30)

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BOP(熱&水平衡)≒3熱交換器、2蒸氣分離器

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】

(p.32)


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天然氣(CH4)SR製氫&發電&熱(吸&放)CHP(熱&電)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/3/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】(p.33)

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Integration: FC流程的控制系統&主要項目

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】

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Integration: FC保固&活化&監控@遠端

OUTLINE ☉FC架構: ‧Stack、EMS (+Hybrid)、FP (Fuel Processor)、BOP、Integration

☉FC種類: ‧PEMFC(1W~100kW:含DMFC、RMFC、RGFC)、SOFC(1kW~100kW)

☉運輸用FC: PEMFC (+Hybrid) @700Bar加氫 ‧公共(巴士@點對點)→高階(轎車@普及區)→低階(機車@普及區)

☉定置型FC: PEMFC、RMFC、 RGFC、SOFC(1kW~100kW) ‧PEMFC@UPS:高壓氫(迅速! 安全? 昂貴?)、少用&急開(減損FC壽命) ‧1kW家用RGFC@CHP: 45%熱(節能) +35%電(減碳≒28%) ‧SOFC:1kW家用@CHP≒40%熱+ 45%電;100kW電廠≒複合發電(60%)>熱 ‧FC@電廠: 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年)

☉可攜式FC: DMFC、RMFC & RGFC、SOFC(<1kW) ‧DMFC(1~10W~100W)技術:無法延展到RMFC ‧RMFC(100W~1kW)技術:可延展到RGFC(1kW~100kW)然後引進SOFC ‧SOFC解決RGFC (1kW) 困境:電(45%)>熱(35%)、免用Pt、多碳燃料、簡化FP

☉結論: ‧DMFC(1W~10W~100W)←RMFC/RGFC/SOFC(1kW)+Hybrid→SOFC(100kW)

☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】

(p.35)

(p.36)


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1W~100kW@PEMFC、1kW~100kW@SOFC

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.37)

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PEMFC的PEM之Nafion結構…保濕!?

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PEMFC構造和發電原理

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.38)

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影響PEMFC性能因素:Pt、CO、H2O&溫度

0.4W(cm^2)

0.4mg(cm^2)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.39)

(p.40) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】


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PEMFC複合碳板及流場板(黏貼於MEA)↓

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/05/); (全華科技)燃料電池(黃鎮江-編譯DOE 2001) 2003/11 (04)PEMFC

(p.41)

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PEMFC-Cell-內加濕 (vs.外加濕)

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/05/); (全華科技)燃料電池(黃鎮江-編譯DOE 2001) 2003/11 (04)PEMFC

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PEMFC雙極板流場設計範例↓ (a) 平行流道

(b)蜿蜒流道(雙流道) (巴拉德專利設計)

(c) 對稱蜿蜒流道 (通用汽車專利設計)

(d) 指叉型流道

(e) 網格型流場

(f) 金屬網流場

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/05/); (全華科技)燃料電池(黃鎮江-編譯DOE 2001) 2003/11 (04)PEMFC

(p.42)

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PEMFC-Stack內置散熱雙極版

(p.43)

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/05/); (全華科技)燃料電池(黃鎮江-編譯DOE 2001) 2003/11 (04)PEMFC

(p.44)


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DMFC運作原理

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DMFC的地雷: 直接得6H+,但需牽引18H2O 甲醇:6~10v% 陽極H2O濃度高 A→C的H2O極多

耗能: 1 不斷排出CO2 2.升溫到60℃ 3. 送回1+18H2O

‧陽極:CH3OH + H2O →CO2 + 6H+ + 6e– ‧陰極:3/2 O2 + 6H+ + 6e– →3H2O ‧A→C: 6(H+)x 3H2O=18 H2O﹔∴必須回收19/21(~除濕?) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.45)

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每1kW的DMFC和PEMFC白金(各需100g和1g)

0.4W (cm^2) 0.04W (cm^2)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/11/); (EnerMaster)200710(p118)直接甲醇FC技術的發展(康顧嚴)

(p.46)

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(SFC.de)DMFC的25,65,90W 都23L約9kG (保固4.5kH)

0.4mg (cm^2)

4.0mg (cm^2)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/07/01); (五南出版)燃料電池…原理與應用(衣寶蓮)2005/03 (05)DMFC

(p.47)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)201005】

(p.48)


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FC電極材料…PAFC、MCFC、SOFC

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.49)

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MCFC熱模組

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

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MCFC工作原理

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.50)

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SOFC工作原理

(p.51)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.52)


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SOFC構造

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

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西門子西屋SOFC/GT複合發電站

(p.53)

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化石燃料與燃料電池的供給關係

(p.54)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

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燃料中雜質組成成份對燃料電池性能的影響 氣體種類 H2 CO

AFC 燃料 毒氣

燃料

PAFC

CH4

毒氣

稀釋劑

CO2 & H2O S (H2S &COS)

毒氣 有毒

稀釋劑 有毒 (質量分數為 <50ppm)

毒氣(<0.5%)

PEMFC 燃料

MCFC 燃料

毒氣(可逆) (<20ppm) 稀釋劑

燃料a

稀釋劑 目前研究較少

稀釋劑b 稀釋劑 有毒 (質量分數為 <0.5ppm)

S OFC 燃料 燃料 燃料 稀釋劑 有毒 (質量分數為 <1.0ppm)

a≒CO 與H2O 發生水蒸氣 轉換反應轉化為H2 和CO2 的速率﹐以及CH4 與H2O 發生水蒸氣 重整反應產生CO 和H2 的速率快於CO 直接在電極催 化劑上發生反應的速率。 b≒MCFC 內重整 燃料。

(p.55) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】

(p.56) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】


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FC運轉溫度的差異造就不同特徵

煤可作為高溫型FC的原燃料

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(04)取得H2的方法】

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(p.57)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(02)FC的原理與特徵】

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

(p.58)

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PE(M)FC (可M&G)、SOFC(免Pt,可CO)

OUTLINE ☉FC架構: ‧Stack、EMS (+Hybrid)、FP (Fuel Processor)、BOP、Integration

☉FC種類: ‧PEMFC(1W~100kW:含DMFC、RMFC、RGFC)、SOFC(1kW~100kW)

☉運輸用FC: PEMFC (+Hybrid) @700Bar加氫 ‧公共(巴士@點對點)→高階(轎車@普及區)→低階(機車@普及區)

☉定置型FC: PEMFC、RMFC、 RGFC、SOFC(1kW~100kW) ‧PEMFC@UPS:高壓氫(迅速! 安全? 昂貴?)、少用&急開(減損FC壽命) ‧1kW家用RGFC@CHP: 45%熱(節能) +35%電(減碳≒28%) ‧SOFC:1kW家用@CHP≒40%熱+ 45%電;100kW電廠≒複合發電(60%)>熱 ‧FC@電廠: 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年)

☉可攜式FC: DMFC、RMFC & RGFC、SOFC(<1kW) ‧DMFC(1~10W~100W)技術:無法延伸(核心能耐)@RMFC ‧RMFC(100W~1kW)技術:可延展到RGFC(1kW~100kW)然後引進SOFC ‧SOFC解決RGFC (1kW) 困境:電(45%)>熱(35%)、免用Pt、多碳燃料、簡化FP

☉結論: ‧DMFC(1W~10W~100W)←RMFC/RGFC/SOFC(1kW)+Hybrid→SOFC(100kW)

☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.59)

(p.60)


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定置型FC: 1kW@家用、100kW@產業、1MW@電廠

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.61)

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(2005~2008年)小型固定式燃料電池(比例)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (FuelCellToday.com)Small Stationary Survey 2009】

(p.63)

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小型固定式燃料電池數(每年&累計)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (FuelCellToday.com)Small Stationary Survey 2009】

(p.62)

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FC壽命…性能降低原因≒白金燒結和脫落

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】

(p.64)


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FC@UPS:少用&急開(Stack壽命500Hrs)!CHP?

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.65)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

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日本1kW家用RGFC通用BOP@CHP

Source:rational@enermaster.com.tw (2010/09/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW】

(p.66)

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家用FC的CHP(熱電共生系統)架構

FC的CHP(熱電共生系統)於家庭的利用

(p.67) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】;http:\\happyfc.nef.or.jp

(p.68) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】http:\\happyfc.nef.or.jp


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1kW家用RGFC@CHP: 45%熱+35%電

熱電共生(CHP)FC系統的流程

電廠產生電力

輸配電損耗 電廠發電產生的廢熱 FC產生電力 及熱回收

FC包括燃料改質及發電過程排掉的廢熱 Source: rational@enermaster.com.tw (2008/10/); (全華圖書)200810(RyanO'Hayre)燃料電池基礎(10)燃料電池系統整合和次系統設計(p.69)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

日本PEMFC家用CHP 大規模示範性能實測

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕NOC Data at Large Scale Demo Project

(p.71)

(p.70)

Source: HappyFC.NEF.or.jp

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

日本PEMFC家用CHP大規模示範之節能減碳

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕NOC Data at Large Scale Demo Project

(p.72)


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家用燃料電池CHP容量確定方式

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JP家用FC增益(每年JPY5萬)10年≒JPY50萬

Source: rational@enermaster.com.tw (2006/11/) <<圖解FC百科>>(全華科技(實用電子)2004/11王建義-譯) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(05)質子交換膜燃料電池】 (p.73)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

(p.74)

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家用燃料電池CHP熱水供應系統_示意圖

一般獨棟住宅之負荷型態

Source: (全華科技)200411(王建義)圖解燃料電池百科(4-08)家庭使用電力之8成左右由燃料電池供應(田- 健)

(0-02)FC及相關商品之市場動向(風間智英@(株)野村綜合研究所(技術、產業部)主任師)

(p.75)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(05)質子交換膜燃料電池】 (p.76)


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大阪瓦斯的「學習控制」運轉模式

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日本PEMFC家用CHP控制…全自動學習

(p.77)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】

(p.78)

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家用CHP(熱電共生型)FC的運轉策略(電)

家用CHP(熱電共生型)FC的運轉策略(熱)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.79)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.80)


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目標效率各要素技術的突破(1kW機)

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日本家用故障部位別的件數與比率 (2005年度第1期175台2005年10月~2006年9月)

300W

300W (p.81) Source: (全華科技)200411(王建義)圖解燃料電池百科(4-08)家庭使用電力之8成左右由FC供應(田- 健@大阪氣體)

Source: (NEF.or.jp)20070309(平成18年度)定置用FC大規模實證事業報告會 (1)定置型FC大規模實證事業平成18年度(2006年)成果的概要(by財團法人新能源基金會)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

(p.82)

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觸媒低Cost化目標案

觸媒Cost (萬円/kW) 實用觸媒目標(觸 媒合理化, 提昇耐 久性)

正式商品觸媒 製造(量產 化, 實機檢測)

正式商用機 目標 (萬円/kW)

(p.83)

(p.84)


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日本定置型FC導入方案及時程

Source: (NEF.or.jp)20070309(平成18年度)定置用FC大規模實證事業報告會 (1)定置型FC大規模實證事業平成18年度(2006年)成果的概要(by財團法人新能源基金會)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

日本家用FC~發展的意義

(p.85)

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日本定置型耗能 (漸增) 2010年FC目標=2.1M(kW)??

Source:【20091027(MOEA,BOE,ITRI)發展綠能產業與建構低碳社會(03)日本定置型FC(熱電)商業化(Dr.Honda@GasAndPowerCo】 (p.87)

Source: (NEF.or.jp)20070309(平成18年度)定置用FC大規模實證事業報告會 (1)定置型FC大規模實證事業平成18年度(2006年)成果的概要(by財團法人新能源基金會)

(p.86)

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日本FC發展意義:環保、能安、經濟成長

88 Source:【20091027(MOEA,BOE,ITRI)發展綠能產業與建構低碳社會(03)日本定置型FC(熱電)商業化(Dr.Honda@GasAndPowerCo】 (p.88)


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日本家用FC成本&數量… JPY120萬@2010(1 萬台)﹔JPY50萬@2015(30萬台)

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1kW家用RGFC@CHP成本目標JPY50萬

89 Source:【20091027(MOEA,BOE,ITRI)發展綠能產業與建構低碳社會(03)日本定置型FC(熱電)商業化(Dr.Honda@GasAndPowerCo】 (p.89)

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日本家用FC含CHP售價:JPY300萬@2009﹔邁入普及 @2010 ﹔JPY50萬@2015普及﹔JPY40萬@2030正式普及

資料來源﹕大和證券投資情報部根據NEDO「定點燃料電池系統Roadmap」、 瓦斯公司資料製成。 *1﹕固定式燃料電池大規模測試實驗的合計基礎 *2﹕2009年日本政府提供每台最高140萬日圓的補貼 *3﹕發電效率根據低位發熱量基準 Source: rational@enermaster.com.tw (2010/03/) 【20100302(大和國泰證卷)燃料電池即將正式邁入普及階段(日本大和國泰)】

(p.91)

(p.90)

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ENEOS CELLTECH的ENE‧FARM產能規劃

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕Nippon Oil Company

(p.92)


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ENE‧FARM成本… JPY300萬@2009;JPY200萬 @2010(1萬台);JPY120萬@2012;JPY50萬@2015

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source: New Energy Foundation

(p.93)

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日本1kW家用RGFC通用BOP的B3(2)

Source:rational@enermaster.com.tw (2010/09/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW)】

(p.95)

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日本1kW家用RGFC通用BOP的B3(1)

Source:rational@enermaster.com.tw (2010/09/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW)】

(p.94)

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日本1kW家用RGFC通用BOP的B3(3)

Source:rational@enermaster.com.tw (2010/09/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW)】

(p.96)


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日本PEMFC家用CHP系統主要製造商 (1)

日本PEMFC家用CHP系統主要製造商 (2)

☉ENEOS Celltech (Former SANYO) ‧NG/LPG 750 W

☉TOSHIBA FCP ‧NG/Kerosene 700 W

☉MATSUSHITA (Panasonic) ‧NG 1000 W

☉EBARA ‧NG/LPG 1000 W

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】

(p.97)

☉TOYOTA ‧NG 1000 W

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】

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(p.98)

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(Matsushita)F01(CN1280933C)(Fig.4) 氫生成器構成圖

(Sanyo)F01(CN1455966)

(45)水供給器 (46)水蒸氣發生器 (44)原料燃料供給器

(47)水蒸氣供給器 (42)轉換器(Shift) (43)CO淨化器 (200℃~350℃) (100℃~200℃) (43a)CO淨化催化劑 (53)生成氣體出口 (42a)轉換催化劑層

(51)淨化用空氣供給器 (用來氧化CO) (50)淨化氣體供給器 (啟動前排除殘氣) (41)改質器 (650℃~750℃) (41a)改質催化劑層

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/02/); (Sanyo)F01(CN1455966)質子交換膜FC發電裝置

(p.99)

(48)水蒸氣供給器

(52)冷凝水排出口

(49)加熱器(燃燒器)

Source: peter@enermaster.com.tw (2008/05/28); (Matsushita)F01(CN1280933C)發電裝置及其運作方法

(p.100)


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Matsushita(CN1277144)Fig.1:實施1~的結構簡圖

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Matsushita(CN1277144)Fig.2:

氣體出口7

單獨使用第2催化劑層的情況(b)

第2催化劑層6 改性氣體供給部分1

單獨使用第1催化劑層的情況(a) 將第1催化劑層和第2催化 劑層直列配置的情況(c) 第1催化劑層5 氧供給部分2 反應室4

泵3

(p.101)

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/02/); (Matsushita)F46(CN1277144)氫精製裝置

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Matsushita(CN1418387)Fig.1: 實施方式的結構

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/02/); (Matsushita)F46(CN1277144)氫精製裝置

(p.102)

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Matsushita(CN1418387)Fig.3:催化劑層上游面的溫度變化

改性器11 控制裝置17

含氫氣體的氣體出口22

改性催化劑層20 --

保溫材料21

使烴流量變化的比例閥14a 供烴管道14

點火器18

預熱催化劑的燃料器19

可使空氣量變化的風機15a 反應室4

空氣的管道15 供水管道16 可使水量(水蒸汽量)變化的泵16a

預混室12

氣化室13

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/09/); (Matsushita)F16(CN1418387)製氫裝置及其運轉方法

(p.103)

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/09/); (Matsushita)F16(CN1418387)製氫裝置及其運轉方法

(p.104)


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Matsushita(CN1418387)Fig.3:催化劑層上游面的溫度變化 甲烷 實施例1 (圖3a) ‧穩定運轉 10升/分 ‧穩定運轉後 每秒降低0.2升/分 50秒鐘後停止→ 比較例1(圖3b) ‧穩定運轉 10升/分 ‧穩定運轉後 每秒降低0.2升/分 50秒鐘後停止→

水蒸汽

10升/分 30升/分 每秒增加0.2升/分 30升/分(維持) 10秒鐘後停止→ 5分鐘後停止 10升/分 10升/分(維持) 10秒鐘後停止→

比較例2(圖3c) ‧穩定運轉 10升/分 10升/分 ‧穩定運轉後 每秒降低0.2升/分 10升/分(維持) 50秒鐘後停止→ 10秒鐘後停止→ 比較例3(圖3d) ‧穩定運轉 10升/分 ‧穩定運轉後 10升/分(維持)

空氣

催化劑層溫度

水吸熱補償不夠

5分鐘後停止

溫度急速升高

30升/分 每秒升高0.2升/分 5分鐘後停止

10升/分 30升/分 每秒增加0.6升/分 每秒減少0.6升/分 50秒鐘後停止↓ 5分鐘後停止↓

10秒鐘後停止

甲烷氧化劇烈 溫度陡速升高

甲烷殘留

無異常升高

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/09/); (Matsushita)F16(CN1418387)製氫裝置及其運轉方法

Idemitsu(出光興產)+Corona灯油型1kW ☉出光興產與Corona 早在2004年4 月起即共同合 作開發灯油型的家用燃料電池。 ‧2007年2 月初更進一步宣布,針對以灯油為燃料 的家用燃料電池系統,雙方合作開發出可從灯 油中抽出氫的重組器。 ☉該使用出光興產所研發之觸媒的重組器,外形 尺寸是最大尺徑231mm x 高度637mm、體積約 25 l、重量約17kg,可因應額定輸出1000W級的 燃料電池系統,使從灯油中抽出氫的重組效率 達到80%,從啟動到發電約需40 分鐘。 ‧該重組器在設計上以量產為前提,減少零組件數 目與焊接部份,並調整材料的使用,讓重組溫 度下降,使用耐久性提升。

水吸熱補償放熱 無異常升高

30升/分 30升/分(維持)

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(p.105)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/09/); (Materialsnet)VIP(2007/09/13)FC的新應用發展動向

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(p.106)

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(TokyoGas-F02=OsakaGas-F04) Fig.1

(出光興產)F02(CN1678390)Fig.1 Air Pump (35)

Air Blower (138)

Cathode (34C)

Air Pre-Heater (139)

Condenser (36)

Cathode (102)

Water Pump(24)

… Two-Stack-MCFC

Cathode (34C)

Cooling Device (140)

Gas/Liquid Sep. (36)

Recycling Blower (143) Water Processor (150)

Fuel (21)

Water Pump(151)

D-S (23) Vaporizer (1) Reform (31) WGS (32)

D-S (133)

CO移除(33)

Pre-Heater (134)

Anode (34A)

Reform (130)

Combustion (31A)

FG (Fuel Gas)

Liquid Cooler (37A)

FG Line (131)

Heat Exchanger (37B)~Water

Anode (103)

Cooler (37C)~Air

… Two-Stack-MCFC

Liquid Pump (37D) Source: rational@enermaster.com.tw (2008/05/); (Idemitsu)F02(CN1678390)脫除硫化合物的吸附劑、生產氫的方法和FC體系

Combustion (161) (p.107)

Heating Chamber (130b) Source: rational@enermaster.com.tw (2008/05/); (TokyoGas)F02(US5221586)PowerGenerationSystemUsingFuelCells=(OsakaGas)F02(p.108)


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(OsakaGas)F02(US5302470) Fig.2

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(EbaraBallard)F01(US2007122666)Fig.1

Raw Fuel (1); D-S (2a) Mixer (3) Steam Reform (4) CO-Shift Converter (5) =Pd PAFC (6); Anode (7) Burner=Combustion (11) Heat Exchanger (12) Condenser (13) Air (9) Air Compressor (8) Cathode (10) Water (14) ▲Water Supply Pump(15) Cooling Water Pump (16) Heat Exchanger (17) Gas/Water Separator (18) Load (19)

(p.109)

Source: rational@enermaster.com.tw (2008/02/); (OsakaGas)F02(US5302470)FuelCellPowerGenerationSystem

(p.110) Source: rational@enermaster.com.tw (2008/05/); (EbaraBallard)F01(US2007122666)MethodOfOperatingFuelCellSystemAndFuelCellSystem

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SOFC比PEMFC…發電、開機、體積、燃料

(LG)F40(CN1567622)Fig.2: FC系統組成框圖 水泵(16)

操作溫度 發電效率

加濕器(17)

反應堆(13) 重整器(12)

電力轉換器(14) 變壓器(14a)

燃料供給閥(18)

逆變器(14b)

燃料罐(11) 燃料供給閥(19)

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反應爐(12a) 燃燒器(12b) 燃料極(13b) 空氣極(13c) 電解質膜(13a)

第一蓄電池(21) 第二蓄電池(22)

(p.111)

PEMFC ~ 80°C ‧36%

熱回收效率 (LHV) 燃料 啟動時間

‧45% ‧H2 ☉短 ‧可每天開機 ‧開機≒0.5小時

額定功率

‧1~100 kW ‧280L (09FY Model) ‧65°C(@120L)

尺寸 (1 kW Class) 熱水溫度

SOFC ~ 750°C ‧45% ‧40~45% ‧H2、 CO ☉長 ‧連續運轉 ‧開機≒2小時 ‧1 kW~100 MW ‧150L ▲ (09FY Model) ‧80°C▲(@70L)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】

(p.112)


rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

日本CHP@SOFC優於PEFC:電>熱、總效率

113 Source:【20091027(MOEA,BOE,ITRI)發展綠能產業與建構低碳社會(03)日本定置型FC(熱電)商業化(Dr.Honda@GasAndPowerCo】 (p.113)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

SOFC比PEMFC…發電、體積、壽命…全優!

Source:【20091027(MOEA,BOE,ITRI)發展綠能產業與建構低碳社會(03)日本定置型FC(熱電)商業化(Dr.Honda@GasAndPowerCo】 (p.114)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

日本CHP@FC小型化…安裝@陽台→窗台

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SOFC 家用CHP系統(700 W)-1,2 (1) Kyocera開發

115 Source:【20091027(MOEA,BOE,ITRI)發展綠能產業與建構低碳社會(03)日本定置型FC(熱電)商業化(Dr.Honda@GasAndPowerCo】 (p.115)

(2) Kyocera 、大阪瓦斯、 TOYOTA 、AISIN 精機

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】

(p.116)


rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

SOFC 家用CHP系統(700 W)-3,4 (3) ENEOS開發

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ENEOS家用SOFC含CHP性能(2009 Model)

(4) Kyocera、東京瓦斯、Rinnai、 Gastar…共同開發

項目

規格( LPG) ≒700 W ≒45%

額定功率 發電效率 (目標) 熱回收效率 (目標) 尺寸cm3(燃料電池單元) 尺寸cm3 (熱水筒單元) 體積(熱水筒)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】

(p.117)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

日本SOFC實證安裝進度與廠家分布情形

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 NOC Data at Large Scale Demo Project

(p.119)

≒45% ≒W56× H90 × D30 ≒151L ≒W70 × H170 × D30 ≒357L ▲ ≒70 L @75°C ▲

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】

(p.118)

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SOFC燃料+水蒸汽(以“外重整”示意)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/07/01); (全華科技)燃料電池(黃鎮江)2003/11/(06)SOFC

(p.120)


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SOFC內重整反應示意圖(表↓)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/07/01); (全華科技)燃料電池(黃鎮江)2003/11/(06)SOFC

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SOFC發電原理(改質氣體為燃料)

(p.121)

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圓管式SOFC燃料氣體處理方式

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/07/01); (全華科技)燃料電池(黃鎮江)2003/11/(06)SOFC

(p.122)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

TOTO於2002年SOFC熱自主模組試驗機

(a) 與空氣在燃燒室混合後進行燃燒﹐ (b) )將其導回燃料氣體迴路中在重新進入 燃料電池進行電化學反應 所得餘熱可作為燃料電池進口空氣預 熱之用

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/07/01); (全華科技)燃料電池(黃鎮江)2003/11/(06)SOFC

(p.123)

(p.124) Source: (全華科技)200411(王建義)圖解燃料電池百科(2-06)採用濕式法之圓筒型SOFC開發(上野晃@東陶=TOTO)


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TOTO燃料電池業務計畫…V-Plan 2017

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/03/) 【20100302(大和國泰證卷)燃料電池即將正式邁入普及階段(日本大和國泰)】

(p.125)

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營業用(200kW)PAFC熱電共生系統

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

定置型FC中發展最快的PAFC但COST高

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】

(p.126)

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製造殺菌劑的燃料電池系統

(p.127)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.128)


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日本(西島醫院)採LPG於PAFC災害緊急應變

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.129)

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利用沼氣發電的PAFC

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

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連續厭氧發酵:有機物質甲烷

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (高立圖書)環境科學概論(白子易,莊順興)2006/08

(p.130)

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利用廚餘或有機垃圾發電的PAFC

(p.131)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.132)


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活用(熱&電&CO2)氫能源之北海道(想像圖)

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電廠CO2回收與循環使用技術

Source: (全華科技)200411(王建義)圖解燃料電池百科 (4-13)結合燃料電池之「十氫敘高速公路構想」與北海道計畫(市川勝@北海道大學(觸媒研究中心)教授)

(p.133)

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美國Cinergy採Ballard的PEMFC (250kW)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(05)質子交換膜燃料電池】 (p.135)

Source: Rational_You.LS/EnerMaster (2007/07/); (全華科技)燃料電池(黃鎮江)2003/11(01)燃料電池簡介

(p.134)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(2)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】

(p.136)


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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(3)

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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(4)

1.6bar(g)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】

(p.137)

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(plugpower)PEMFC(5kW)for Substation@Outdoor(停產?)

Source: rational@enermaster.com.tw (2006/12/20) 【 (plugpower.com)PEMFC(5kW) for Substation @Outdoor】

(p.139)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】

(p.138)

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(plugpower.com)RGFC(GenSys_Home) HT-PEMFC,160~180℃(5kW~2.5kW~0.5kW)NG,ATR (CHP85%,DC30%)Burner7kW,25kW(AC,250kG)Indoor

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (plugpower.com)RGFC(GenSys_Home) HT-PEMFC,160~180℃(5kW~2.5kW~0.5kW)NG,ATR】

(p.140)


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(plugpower.com)RGFC(GenSys_Remote)LT-PEMFC ,80℃(6kW~1kW)LPG,AC,550kG(DC30%)Outdoor

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【(plugpower.com)RGFC(GenSys_Remote)LT-PEMFC,80℃(6kW~1kW)LPG,AC,550kG(DC30%)Outdoor】

(p.141)

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(IdaTech)PEMFC_Electra H2-I

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/07/) 【 (IdaTech.com)PEMFC(ElectraGen)5000W(ElectraGenH2I≒-5℃)(Gen5≒-40℃)】(p.143)

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PlugPower與HONDA合作共推出了3代的 HES (Home Energy Station﹔家庭能源站)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.142)

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(IdaTech)PEMFC_ElectraGen™5 vs. H2-I

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/07/) 【 (IdaTech.com)PEMFC(ElectraGen)5000W(ElectraGenH2I≒-5℃)(Gen5≒-40℃)】(p.144)


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(IdaTech)PEMFC_ElectraGen5 vs. H2-I

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/07/) 【 (IdaTech.com)PEMFC(ElectraGen)5000W(ElectraGenH2I≒-5℃)(Gen5≒-40℃)】(p.145)

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(IdaTech)RMFC(ElectraGen _XTR)1~5kW

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/07/) 【 (IdaTech.com)RMFC(ElectraGen_XTR)1~5kW)】

(p.146)

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(IdaTech)RGFC(EtaGen5)0.8~4.6kW(NG,LPG)

(IdaTech)RMFC(ElectraGen_XTR)1~5kW

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/07/) 【 (IdaTech.com)RMFC(ElectraGen_XTR)1~5kW】

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

(p.147)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/07/) 【 (IdaTech.com)RGFC(EtaGen5)0.8~4.6kW(NG,LPG))】

(p.148)


rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

已實用化的定置型(PAFC、PEMFC、SOFC)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】

(p.149)

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核電廠(建10年)≒ 1M*1kW*JPY50萬(壽命10年)

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SOFC/GT複合發電站: 發電效率=60%

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.150)

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ENE‧FARM目標…2.5M1kW≒2核電@2030

△輸出功率高達1M kW的核能發電廠 ﹐不僅建設長達10年◆以上﹐還必 須從發電廠至需求地建構長距離輸電設備﹐成本和損耗均居高不下。 △核能發電廠的建設費用﹐平均每1MkW須耗費4000億日元的鉅資﹐ ‧除此之外﹐再加上維修費用、放射性廢棄物處理費用及長距離輸電的費用﹐ 1kW的發電成本竟高達50萬日元 。

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】

(p.151)

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕Nippon Oil Company

(p.152)


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低碳@Refom→FCV@2030→零碳@2035

153 Source:【20091027(MOEA,BOE,ITRI)發展綠能產業與建構低碳社會(03)日本定置型FC(熱電)商業化(Dr.Honda@GasAndPowerCo】 (p.153)

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(SMA.de)H2-Island-Extension@FC+PV+Grid

Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【(SMA.de)DC-AC(HydroBoy-2524HF)Input≒DC25~70V@1500W或2500W(Output≒AC230V).pdf】

(p.154)

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集中策略:100~1kW@可攜&家用、100kW@巴士&產業

OUTLINE ☉FC架構: ‧Stack、EMS (+Hybrid)、FP (Fuel Processor)、BOP、Integration

☉FC種類: ‧PEMFC(1W~100kW:含DMFC、RMFC、RGFC)、SOFC(1kW~100kW)

☉運輸用FC: PEMFC (+Hybrid) @700Bar加氫 ‧公共(巴士@點對點)→高階(轎車@普及區)→低階(機車@普及區)

☉定置型FC: PEMFC、RMFC、 RGFC、SOFC(1kW~100kW) ‧PEMFC@UPS:高壓氫(迅速! 安全? 昂貴?)、少用&急開(減損FC壽命) ‧1kW家用RGFC@CHP: 45%熱(節能) +35%電(減碳≒28%) ‧SOFC:1kW家用@CHP≒40%熱+ 45%電;100kW電廠≒複合發電(60%)>熱 ‧FC@電廠: 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年)

☉可攜式FC: DMFC、RMFC & RGFC、SOFC(<1kW) ‧DMFC(1~10W~100W)技術:無法延伸(核心能耐)@RMFC ‧RMFC(100W~1kW)技術:可延展到RGFC(1kW~100kW)然後引進SOFC ‧SOFC解決RGFC (1kW) 困境:電(45%)>熱(35%)、免用Pt、多碳燃料、簡化FP

☉結論: ‧DMFC(1W~10W~100W)←RMFC/RGFC/SOFC(1kW)+Hybrid→SOFC(100kW)

☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) (p.155)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

(p.156)


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集中策略: PEMFC (RMFC & RGFC) 、SOFC

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.157)

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FC系統商品化專業設計項目比較表 比較項目 啟動電力 HYBRID 快充電池 保護電池 FC外接UPS FC整合UPS 遠端監控Cells 控制觸媒製氫 不同純度氫源 電力指示燈 氫氣洩漏 燃料使用時間 燃料殘餘量 自動防護 自動活化 安全與認證

(EnerMaster)商品化設計(優點) 二次電池沒電時仍可啟動 僅用1kW的FC可輸出瞬間3kW HYBRID需要電池能邊用邊快充 使電池免於被充壞的切換電路 可採用穩定的UPS現成品(無需訂作) 可選擇內建UPS模組(省卻多餘成本) 無需外接PC即上網讓遠端監控 自動控制在負載即時需要的氫氣量 可同時外接異種氫源:氫氣罐供 氫、加水產氫、甲醇製氫 無需PC就可看見瞬間FC發電量 內建可偵測並警報及顯示洩漏 無限制(可邊用邊抽換/添加) 顯示並警報燃料殘餘用量不足 殘餘燃料不足則自動關機防護 免加濕架構簡單但必須活化 兼具全球性法規要求及情境安全

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EMT報導推廣@工商時報FC專輯(如:第5期)

Source: rational@enermaster.com.tw (2009/09/10)【 (工商時報)20090910(第05期)燃料電池商品化分工(專輯)】

(p.158)

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案例(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)

(General)非商品化設計(缺點) 當電池沒電就無法啟動 採用貴一倍之3kW的FC 否則電池很快沒電可HYBRID 電池殘餘太少時容易充壞電池 FC通常無法跟UPS分離單獨使用 外接UPS技術簡單但增加成本 外掛一台專用PC才能上網傳輸 固定製氫量導致氫氣過多或不足 只能適合特定純度的氫源,否則 FC發電量無法維持滿載 無法得知FC發電還是電池供電 缺偵測、有警報無顯示、外接 若無並聯則需關機更換補充 否則不知何時該更換補充燃料 否則持續拉載將有損Stack壽命 超過兩週就難承受滿載發電 示範過後仍難接單量產銷售

Source: rational@enermaster.com.tw [育成雙月刊 (2009/10)]【燃料電池 有環保概念(原名=燃料電池的趨勢與創新)】

(p.159)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】

(p.160)


rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)Features

(p.161)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)PK

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/03/)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】

(p.162)

rational@enermaster.com.tw (2011/3/31@NTHU科管所)【日本如何發展瓦斯燃料電池替代核電 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例】

EMT的1000W採VIP&BLOG銷售&升級 升級階段

第1階段 基本型

第2階段 氫氣手動閥

第3階段 除水器 (加水產氫)

第4階段 微電腦 自動控制

第5階段 遠端監控

第6階段 混合動力

第7階段 不斷電系統

第8階段 甲醇產氫

1. 燃料電池模組 原廠內建控制板 更換能碩自行開發控制板

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2. 電力轉換模組 加裝二次電池後可混合動力

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3. 電力顯示與偵測警報模組

4. 燃料輸入模組 氫氣手動閥開關 除水器

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升級項目

5. 網路遠端監控模組 6. 加裝外接不斷電系統介面 外接不斷電系統 元升 (必須加計新台幣 級費用) 7. 加裝外接甲醇製氫機介面 外接甲醇製氫機 元升 (必須加計新台幣 級費用)

Source: rational@enermaster.com.tw (2009/08/24)

Thank You

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