rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
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日本氫經濟與FCV技術發展與教育推廣 …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) 2011/04/28@台師大科技學院 綠色動力車輛教學研討會
(p.1)
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(EnerMaster)RationalYou(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
(p.3)
RationalKISS(KnowledgeInformationServiceServer)： 請到ftp://60.250.198.214/(ID=EnerMaster;PW=0911214141)進入分享
(p.4)
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Rational演講…以EnerMaster商品為例
(EnerMaster)RationalYou(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(10XZoomLens) 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(CameraModule)(3XZoomLens~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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‧〈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…】［清華大學_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］ ‧〈游李興〉【從《日本311地震》看台灣推動燃料電池的困境與機會】［成功大學_航太系2011/4/18演講］ ‧〈游李興〉【日本氫經濟與燃料電池車之技術發展與教育推廣】(台師大_工教系2011/4/28演講) ‧〈游李興〉【如何突破燃料電池的罩門「儲氫燃料」一度電一百元？】(義守大學_電子所2011/5/18演講) ‧〈游李興〉【台灣推動燃料電池示範驗證所面臨困境與如何轉型…以日本為例】 (p.5)
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Rational演講內容(來源&分享@網站)
Source: 影音@ http://www.youtube.com/user/EnerMasterFilm ；簡報@ http://www.issuu.com/enermaster
(p.6)
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案例(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)
‧黃鎮江﹐《綠色能源》(全華科技2008/05/) ‧石井弘毅﹐《圖解燃料電池》(世茂出版2008/09/) ‧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﹔ 預計共12期) ‧http://enermaster.blogspot.com/(EnerMaster部落格) ‧http://enermastervip.blogspot.com/(EnerMaster 部落格VIP 專屬) ‧http://www.youtube.com/EnerMasterFilm(EnerMaster演講錄影 ) ‧http://www.slideshare.net/EnerMaster(EnerMaster演講簡報 檔) ‧http://issuu.com/enermaster(EnerMaster演講簡報檔)
Source:rational@enermaster.com.tw(2011/02/)
(p.7)
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】
(p.8)
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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)Features
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】
(p.9)
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EMT報導推廣@工商時報FC專輯(如:第5期)
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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)PK
Source：rational@enermaster.com.tw(2011/04/)【(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】
(p.10)
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日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣 ☉FC架構:
OUTLINE
‧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 (2009/09/10)【 (工商時報)20090910(第05期)燃料電池商品化分工(專輯)】
(p.11)
(p.12)
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FC系統－系統架構 & 技術分工
台灣氫能與燃料電池產業「專業分工」嗎？
(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) (燃料處理器)
熱管理 水管理
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EMS (電能管理) 餘熱回收 餘水回收
Integration (整合)
*南亞電 *碧氫 Stack(燃料電池堆) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(滄海書局)200803(黃鎮江)燃料電池(01)燃料電池簡介(01-05)燃料電池系統】
(p.13)
Source: rational@enermaster.cm.tw (2011/04/) (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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PEMFC_MEA(膜電極組)→Cells→Stack
STACK… 12V & 24V 4cm
4cm 5cm
Single Cell
0.6V, 10A = 6W 20cm2 @ 500mA/cm2
4cm
5cm
8cm 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 (2011/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.15)
串聯 20 Cells 12V, 10A = 120W Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/)
串聯 20 x 2 Cells 24V, 10A = 240W
串聯 20 Cells 12V, 20A = 240W
(p.16)
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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
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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 (2011/04/); (全華圖書)200810(RyanO'Hayre)燃料電池基礎(09)燃料電池系統介紹
(p.17)
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(protonenergy.com)HG(HOGEN)S-Series(1) 6.7kWh/m3 ［消耗6.7度電→(產氫量可發)1度電］
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(protonenergy.com)HG(HOGEN)200Psi≒13.8Bar(S10≒250LPH)(S20≒500LPH)(S40≒1000LPH)6.7kW(NTD4M)】
(p.19)
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(05)汽車用FC】
(p.18)
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低碳@Refom→FCV@2030→零碳@2035
20 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.20)
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製氫(~70%)的SR(蒸氣重整)…H2O是H2來源
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(全華科技)200808(SCE.Net)圖解新能源百科(6)能源利用的新技術】
(p.21)
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日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣 ☉FC架構:
OUTLINE
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天然氣(CH4)SR製氫&發電&熱(吸&放)CHP(熱&電)
(p.22) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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構造和發電原理
‧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.23)
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.24)
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PEMFC的PEM之Nafion結構…保濕!?
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
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 (2011/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.25)
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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
(p.26) 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-Stack內置散熱雙極版
(p.27)
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.28)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
DMFC運作原理
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
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 (2011/04/) 【(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.29)
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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.30)
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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.31)
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)201005】
(p.32)
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(SFC.de)DMFC(udomi.de)(EFOY)WH@Loder
Source：rational@enermaster.com.tw(2011/04/)【(SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)WH@Loder】
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(SFC.de)DMFC(udomi.de)(EFOY)RV@Travel
(p.33)
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(SFC.de)DMFC(udomi.de)EFOY-PRO採用100%甲醇
Source：rational@enermaster.com.tw(2011/04/)【(SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)RV@Travel】
(p.34)
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(SFC.de)DMFC(udomi.de)(EFOY-Pro)GSM-2、GSM-GPS-2
甲醇燃料桶特點： •超高能量密度~ 1100Wh/kg •安規認證 •5年以上的保存期 •全球均有供應佈點(??)
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)201005】
(p.35)
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)201005】
(p.36)
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(SFC.de)DMFC(EFOY-PRO)HYBRID≒輸出電壓自動調變
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(IdaTech)RMFC(iGen)250W：Charger
△One for all – charges 12V and 24V batteries EFOY-PRO is compatible with 12V and 24V batteries. ▽The integrated charge control system identifies battery voltage and automatically adjusts the charging voltage.】 Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)90W(EFOY-PRO)Series】
(p.37)
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Reformer…傳統 vs. 鈀分離膜
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(IdaTech.com)RMFC(iGen)250W(18Kg,15Min)】
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(IdaTech)RMFC(iGen)250W：SPEC Parameter ‧Power output ‧Voltage ‧Battery type ‧Electrical Turn Down ‧Fuel Consumption at Rated Power
Value ≒250 W ≒DC 12 or 24 V ≒Lead Acid ≒5:1 < 420 mL/hr
‧Start-Up Time < 15 min ‧Fuel consumption per Start (to online) < 130 mL ‧DC to DC Converter Efficiency > 92% ‧Overall System Efficiency * > 20% ‧High temperature operation ≒50℃ ‧Low temperature start-up ** ≒-20℃ ‧Altitude (without derating) ≒0 to 2000 m ‧Noise (7m) <▲dB
Source: rational@enermaster.com.tw (2007/10/); (工業材料)2007/10(吳俊達)Reformer產氫技術的發展與應用 〈Zissis〉《On-Board Vehicle﹐Cost Effective Hydrogen Enhancement Technology for Transportation PEM Fuel Cells》 ［Hydrogen﹐Fuel Cells﹐and Infrastructure Technologies﹐2003］
(p.38)
(p.39)
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(IdaTech.com)RMFC(iGen)250W(18Kg,15Min)】
(p.40)
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RMFC1kW(40+32Kg)發電8Hr需80Kg
VollerEnergy-RGFC-800W(VE600SR) ☉Voller has already released technology based on a 1kW steam reforming system that uses commercially available standard Calor Gas, liquefied petroleum gas (LPG) or propane. ‧This system was successfully demonstrated in a mobile Groundhog 360 welfare cabin, manufactured by GenQuip PLC. ‧In addition this system has been installed in a Beneteau 411 sailing cruiser.
300 250 200 LIB
Kg 150
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RMFC+M
100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
kWH
(p.41)
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/)
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VollerEnergy-RGFC-800W(Emerald) VollerEnergy改質瓦斯燃料電池Emerald
Source: rational@enermaster.com.tw 2007/09/24 (VollerEnergy)
Source: rational@enermaster.com.tw 2007/09/24 (VollerEnergy) Voller Collaborates with the University of Cambridge to Develop a Diesel, Bio-diesel, Kerosene and JP-8 Fuel Reformer
(p.42)
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SOFC工作原理
800W的Emerald應用於住宅／工地
(p.43)
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.44)
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SOFC構造
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
化石燃料與燃料電池的供給關係
(p.45)
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FC運轉溫度的差異造就不同特徵
(p.46) 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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BMW車用APU(輔助電力單元)的500W小型SOFC ☉BMW已開始嘗試類似於以上搭配方法的開發。BMW雖然主張H2引擎為21世紀汽車的動 力來源﹐但一直以來﹐仍持續在開發作為汽車用APU(輔助電力系統)的FC。 ☉BMW氫汽車「750hl」的輔助電力﹐就是採用引擎用液態氫 的PEMFC。 ‧但BMW之前就已發表可作為新型輔助電力的小型SOFC﹐使用這款FC的重組汽車﹐十 分受人矚目。
♁電>熱@CHP(水箱Compact@高溫) ○可選擇的原燃料多
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(02)FC的原理與特徵】
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(p.47)
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(05)汽車用FC】
(p.48)
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NanoDynamics- SOFC-Revolution 50H Hybrid
Source: Ratoinal@EnerMaster.com.tw (2011/04/)
(p.49)
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日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣 ☉FC架構:
OUTLINE
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燃料電池@車≒遠離塵囂家園的發電機
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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.50)
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TOYOTA邁向終極環保的FCHV(混合電力車)
‧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.51)
Source：rational@enermaster.com.tw (2010/09/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (4)從馬車到氫車】
(p.52)
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後來居上的HONDA燃料電池車FCX
Source：rational@enermaster.com.tw (2010/09/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (4)從馬車到氫車】
(p.53)
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SUZUKI的FC機車(125cc)氫700Bar…FC600W+BT500Wh
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H2需700Bar燃料箱(複合碳材)100L駛500kM
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.54)
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Reformer產氫: 線上&集中式@PSA↑
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(日經BP社)20091023(東京車展)鈴木開發出續航距離達到350km的燃料電池踏板摩托車(BURGMAN)】
(p.55)
Source: rational@enermaster.com.tw (2007/10/); (工業材料)2007/10(吳俊達)Reformer產氫技術的發展與應用
(p.56)
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日本FCV加氫站…多為Reform(重整)製氫
Source: rational@enermaster.com.tw (2008/07/) 【(全華科技)200808(SCE.Net)圖解新能源百科(6)能源利用的新技術】
(p.57)
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日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣 ☉FC架構:
OUTLINE
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JHFC展示FCV試乘會&加氫站(700Bar)
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【 (Materialsnet)VIP(2010621)由FC2010 EXPO看日本燃料電池產業發展(吳俊達)】(p.58)
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日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP&CHP
‧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.59)
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW】
(p.60)
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日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP的B3(1)
日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP的B3(2)
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW)】
(p.61)
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日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP的B3(3)
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW)】
(p.63)
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW)】
(p.62)
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IWAKI各式泵浦…針對BOP@FP&FC需求
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【 (Materialsnet)VIP(2010621)由FC2010 EXPO看日本燃料電池產業發展(吳俊達)】(p.64)
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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.65) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【(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.66) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
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熱電共生(CHP)FC系統的流程:回收H2&H2O
1kW家用RGFC@CHP： 45%熱+35%電 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.67)
Source: HappyFC.NEF.or.jp
(p.68)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
JP家用FC增益(每年JPY5萬)10年≒JPY50萬
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
一般獨棟住宅之負荷型態
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) (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.69)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
大阪瓦斯的「學習控制」運轉模式
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)
(p.70)
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日本定置型FC導入方案及時程
(p.71)
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.72)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
核電廠(建10年)≒ 1M*1kW*JPY50萬(壽命10年)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …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系統使用現況與預估@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 (2011/04/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】
(p.73)
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PAFC≒定置型FC中發展最快…但COST高
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】
(p.75)
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【 (Materialsnet)VIP(2010621)由FC2010 EXPO看日本燃料電池產業發展(吳俊 達)】
(p.74)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
營業用(200kW)PAFC熱電共生系統
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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.76)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
日本(西島醫院)採LPG於PAFC災害緊急應變
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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.77)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
連續厭氧發酵：有機物質甲烷(CH4)
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.79)
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啤酒工廠利用沼氣(甲烷)(CH4)發電的PAFC
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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.78)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
飯店利用廚餘或有機垃圾發電的PAFC
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
活用(熱&電&CO2)氫能源之北海道(想像圖)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …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: (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.81)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
SOFC/GT複合發電站： 發電效率=60%
Source： rational@enermaster.com.tw (2011/04/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】
(p.82)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣 ☉FC架構:
OUTLINE
‧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 (2011/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.83)
(p.84)
rational@enermaster.com.tw(2011/04/28)【日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例
(Hitachi)DMFC其120W採40wt%甲醇0.45L+水0.45L
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(Hitachi)DMFC(UK-CPI代理)120W效率(只有)22~29%
1Kg 40%估計=120W*4H
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(Hitachi)DMFC(UK-CPI)120W=7A@DC16.8V,11L,7Kg@Dry,1Kg@Fuel】
(p.85)
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(Hitachi)DMFC(UK-CPI)120W_Market
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(Hitachi)DMFC(UK-CPI)120W=7A@DC16.8V,11L,7Kg@Dry,1Kg@Fuel】
(p.87)
Source：rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(Hitachi)DMFC(UK-CPI)120W=7A@DC16.8V,11L,7Kg@Dry,1Kg@Fuel】
(p.86)
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Casio-RMFC-(micro-reactor) Schematic
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/); J Power Sources 2005 (V145) p0691~696 (Casio)
(p.88)
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Casio-RMFC-4W-Device Config.
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/); FC Seminar at Hawaii (2006/11/13~17) by CASIO
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Casio-RMFC-4W-System Schematic
(p.89)
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Casio-RMFC-4W-Reformer~Thermal
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/); FC Seminar at Hawaii (2006/11/13~17) by CASIO
(p.90)
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低溫SOFC(1)微蜂巢結構-2 ☉結果，在基材的孔壁上形成厚度20μm的電解質膜與厚度10μm的NiO-GDC層，而具備 燃料電池功能。 ‧經過該SOFC的發電測試，在700℃當中的功率輸出密度為230mW/cm2，以LSM-GDC系 SOFC而言，已具備全球最高 (?)發電性能。
◆圖﹕錳系 Perovsky 材料(LSM) 微蜂巢結構示意圖
資料來源：產業技術總合研究所 Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/); FC Seminar at Hawaii (2006/11/13~17) by CASIO
(p.91)
Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況
(p.92)
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低溫SOFC(2)長1cm圓筒型-2
低溫SOFC(3)圓扁平狀與波浪狀-1
☉該所計劃在1cm3大小的面積內，集積約100 支的單電池，成為一個約方糖大小 的燃料電池，在工作溫度500℃下具有7W的輸出功率。
☉美國Siemens Power Generation公司在2006 年11 中旬於美國召開的「2006 Fuel Cell Seminar」中，就具備高輸出功率密度的SOFC為題發表講演。 ☉講演中提及該公司開發的不是圓筒型SOFC單電池，而是在將圓筒形狀壓為扁平狀的 剖面配置4 支支架(Rib)而為5 個通道(Channel)的「HPD5」和配置9 支支架而為10 個通道的「HPD10」SOFC(圖◆)。 ‧這樣的設計，其反應面積較圓筒型大，自然具備更高的輸出功率。 ‧具體而言，「HPD5」的輸出功率達280mW/cm2，「HPD10」則達330mW/cm2。 ☉另外，該公司亦開發在波浪狀剖面配置有9 個通道的「DELTA-9」SOFC。
◆圖﹕圓筒型的 SOFC…直徑 1.6mm、直徑 0.8mm
◆圖﹕圓扁平狀的 SOFC
資料來源：產業技術總合研究所 資料來源：日經BP 社 Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況
(p.93)
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Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況
(p.94)
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(Matsushita)F07(US6183895)Fig.14 (250W)
低溫SOFC(4)可降低內阻的反應抑制層 ☉2005 年10 月初，TOTO公司發表其利用獨家的陶瓷技術所研發出來的SOFC。該SOFC的最大 特色是在其電解質層與燃料極之間，另外設計有反應抑制層存在。 ‧電解質所用的是鑭鎵系陶瓷((LaSr)(GaMg)O3)，反應抑制層則是使用鈰系陶瓷 ((CeLa)O2)。 ‧鑭鎵系陶瓷能在500℃溫度中工作，而增加反應抑制層設計則可防止與鎳起反應，讓電池 內阻減少1/2。 ☉TOTO 發表的SOFC 電池組(如↓圖◆)是由數十支外形尺寸為直徑5mm、長度50mm 的單電 池所組成的。其功率輸出在500℃為28W、600℃為37W。
◆圖﹕有反應抑制層設計的 SOFC 電池組
資料來源：TOTO Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況
(p.95)
Source: rational@enermaster.com.tw (2008/09/); (Matsushita)F07(US6183895) 燃料電池發電系統
(p.96)
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案例TOSHIBA的RGFC自動販賣機(冷&熱)
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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.97)
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搭載FC的自動販賣機≒電700W+熱300W
Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/) 【(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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日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣 ☉FC架構:
OUTLINE
(p.98)
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日本氫經濟與FCV(燃料電池車)技術發展與教育推廣
結論&建議
‧Stack、EMS (+Hybrid)、FP (Fuel Processor)、BOP、Integration
☉FC概論：
☉FC種類:
‧技術(跨領域)、 「儲氫」每度電(1kWH)\約NTD100、現場製氫(溫控)
‧PEMFC(1W~100kW:含DMFC、RMFC、RGFC)、SOFC(1kW~100kW)
☉TW發電機→JP：
☉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 (M≒甲醇)； DMFC~100W (Hitachi、SFC) 、 RMFC~250W (IdaTech) ~1.5kW或3kW (EnerMaster)
☉1MkW核電廠：1M*JPY50萬 ‧家庭用FC@CHP：1kW (JPY50萬)1M台，燃料≒ NG →LPG →煤油 ‧產業用FC：100kW (PAFC →SOFC) 10k台，燃料≒BioGas
☉車用APU：
☉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.99)
‧可移動FC：RMFC (EnerMaster~2.5kW) 、SOFC (BMW~500W)
☉驗證→示範→普及： ‧燃料：很難補助「儲氫」→驗證LIFE很短、只剩EnerMaster專注RMFC ‧壽命：一年3000小時≒三年9000小時→十年9萬小時？ ‧替代能源：(可攜)每天8小時→(定置)每天24小時 Source: rational@enermaster.com.tw (2011/04/)
(p.100)