(EnerMaster)燃料電池概論3: DMFC…全球燃料電池先從利基市場取得成功

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rational@enermaster.com.tw (2011/05/19@THIT)【DMFC(直接甲醇燃料電池) …全球燃料電池先從利基市場取得成功】

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DMFC(直接甲醇燃料電池) …全球燃料電池先從利基市場取得成功 Dr. Rational You(游李興) Founder & GM/ EnerMaster(能碩科技) (2011/05/19 @THIT)

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案例(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)

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Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】

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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)Features

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】

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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)PK

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Source:rational@enermaster.com.tw(2011/05/)【(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】

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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) (燃料處理器)

(A) 燃料電池(回顧) Dr. Rational You(游李興)

熱管理 水管理

EMS (電能管理) 餘熱回收 餘水回收

Integration (整合)

Founder & GM/ EnerMaster(能碩科技) 2011/05/

Stack(燃料電池堆) Source:rational@enermaster.com.tw(2011/05/)

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Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(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】

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PEMFC_MEA(膜電極組)→Cells→Stack

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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

Fuelcell.swf Source: www.sglcarbon.com Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】

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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 (2011/05/) 【(protonenergy.com)HG(HOGEN)200Psi≒13.8Bar(S10≒250LPH)(S20≒500LPH)(S40≒1000LPH)6.7kW(NTD4M)】

(p.11)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【(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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低碳@Refom→FCV@2030→零碳@2035

12 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.12)


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Reformer產氫: 線上&集中式

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); (工業材料)2007/10(吳俊達)Reformer產氫技術的發展與應用

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H2需700Bar燃料箱(複合碳材)100L駛500kM

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SUZUKI的FC機車(125cc)氫700Bar…FC600W+BT500Wh

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】

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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(1)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(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)】

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Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】

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(plugpower.com)PEMFC(GenDrive_Lift)Hybrid@Cap (GD-160,8.7kW)(GD-170,10.1kW)350Bar,1.8Kg,180Sec

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【 (plugpower.com)PEMFC(GenDrive_Lift)Hybrid@Cap(GD-160,8.7kW)(GD-170,10.1kW)(Dc36~48V)350Bar,1.8Kg,180Sec】

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PEMFC構造和發電原理

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(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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JHFC展示FCV試乘會&加氫站(700Bar)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【 (Materialsnet)VIP(2010621)由FC2010 EXPO看日本燃料電池產業發展(吳俊達)】(p.18)

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PEMFC的PEM之Nafion結構…保濕!?

(p.19)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(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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FC (少用&急開)導致Pt燒結和脫落(LIFE降低)

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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 (2011/05/)【(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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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.23)

(p.22) 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-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-Stack內置散熱雙極版

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

SOFC工作原理

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SOFC構造

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化石燃料與燃料電池的供給關係

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Source: rational@enermaster.com.tw (201/05/) 【(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.28)


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FC運轉溫度的差異造就不同特徵 ♁電>熱@CHP(水箱Compact@高溫) ○可選擇的原燃料多

(B) DMFC(直接甲醇燃料電池) …適合100W級「攜帶」易「開關」 Dr. Rational You(游李興) Founder & GM/ EnerMaster(能碩科技) (2011/05/)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(02)FC的原理與特徵】

(p.29)

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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 (2011/05/) 【(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.31)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); (EnerMaster)200710(p118)直接甲醇FC技術的發展(康顧嚴)

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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)

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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 (2011/05/); (五南出版)燃料電池…原理與應用(衣寶蓮)2005/03 (05)DMFC

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(SFC.de)DMFC(udomi.de)(EFOY)WH@Loder

Source:rational@enermaster.com.tw(2011/05/)【(SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)WH@Loder】

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)201005】

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(SFC.de)DMFC(udomi.de)(EFOY)RV@Travel

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Source:rational@enermaster.com.tw(2011/05/)【(SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)RV@Travel】

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(SFC.de)DMFC(udomi.de)EFOY-PRO採用100%甲醇

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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 (2011/05/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)201005】

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(SFC.de)DMFC(EFOY-PRO)HYBRID≒輸出電壓自動調變

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)DM(EFOY-PRO)201005】

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(Hitachi)DMFC其120W採40wt%甲醇0.45L+水0.45L

△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 (2011/05/)【 (SFC.de)DMFC(udomi.de)90W(EFOY-PRO)Series】

(p.39)

Source:rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(Hitachi)DMFC(UK-CPI)120W=7A@DC16.8V,11L,7Kg@Dry,1Kg@Fuel】

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(Hitachi)DMFC(UK-CPI代理)120W效率(只有)22~29%

(C) RMFC(改質甲醇燃料電池) …DMFC超過100W易被RMFC取代 Dr. Rational You(游李興) Founder & GM/ EnerMaster(能碩科技) (2011/05/)

1Kg 40%估計=120W*4H

Source:rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(Hitachi)DMFC(UK-CPI)120W=7A@DC16.8V,11L,7Kg@Dry,1Kg@Fuel】

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(IdaTech)RMFC(iGen)250W:Charger

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(IdaTech)RMFC(iGen)250W(濾H2@鈀膜) 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 (2011/05/) 【(IdaTech.com)RMFC(iGen)250W(18Kg,15Min)】

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Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(IdaTech.com)RMFC(iGen)250W(18Kg,15Min)】

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RMFC1kW(40+32Kg)發電8Hr需80Kg

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(IdaTech)RMFC(ElectraGen_XTR)1~5kW

300 250 200 LIB

Kg 150

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

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Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)

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

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

(p.47)

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

(p.46)

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(1998年)美國GM第一輛FCV「Zafira」(甲醇重整+PEMFC)

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.48)


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DaimlerChrysler甲醇重整NECAR3,5 ☉功率 ‧功率密度 ‧比功率 ☉能量效率 ‧甲醇轉化率 ‧調節比 ‧暫態回應

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DaimlerChrysler的NECAR…FCV系列

≒50kW ≒1.1kW/L (重整器20L﹐燃燒蒸發器5L﹐CO 選擇性氧化反應器20L) ≒0.44kW/kg (重整器34kg﹐燃燒器20kg﹐選擇性氧化器40kg) 未測 ≒98%~100% ≒20~1 <2s

(p.49) 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】

Source:rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (4)從馬車到氫車】

(p.50)


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