(EnerMaster)燃料電池決勝技術…碳氫燃料「溫控觸媒」動態製氫 by Enermaster Technology Co., Ltd.

rational@enermaster.com.tw(2011/05/30@LHU)【燃料電池決勝技術…碳氫燃料「溫控觸媒」動態製氫】 …台灣進入策略(集中→差異≒利基→主流)…以EnerMaster商品為例

燃料電池決勝技術 …碳氫燃料「溫控觸媒」動態製氫 …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) 2011/05/30@LHU(龍華科大)電機系

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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)

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：大碩(升研究所)補習中心工程數學(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：華碩電腦董事長室策略投資/核心技術FC評估(新事業)計劃主持人 2006/7/7~至今：能碩科技董事長&總經理

‧〈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)

Source: 影音@ http://www.youtube.com/user/EnerMasterFilm ；簡報@ http://www.issuu.com/enermaster

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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)Features

案例(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)

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

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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)PK

引言: 先REVIEW最新FC的NEWS ☉20110328(日中環保生態網)大阪燃氣等開展智能能源住宅居住實驗［2頁PPT］ ☉20110328(日中環保生態網)東京燃氣與松下上市發電效率全球最高的新款家用燃料電池［2頁PPT］ ☉20110314(技術在線)松下上市家用燃料電池…150萬日元以內即可購得［9頁 PPT］

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

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大阪燃氣…智能能源住宅…Solar+FC+LIB ☉日本大阪燃氣公司和積水House公司將在配套使用燃料電池、太陽能電池和蓄電池的住宅中開始為期3年的居住實驗。 ‧將通過對電和熱進行有效管理實現兼顧舒適性和節能的「智慧能源住宅」﹐ 旨在確立包括住宅以及家用電動汽車(EV)在內的二氧化碳收支平衡系統。 ☉智慧能源住宅除採用在天然氣發電同時利用所產生熱量的家用熱電聯產 (熱電聯供)系統、及太陽能電池進行雙重發電外﹐還使用蓄電池來產生並儲蓄電能和熱能﹐以供住宅使用。 ‧兩公司在2009年參加了日本經濟產業省委託事業實證項目﹐確認了可同時利用3種電池實現節能系統。 ‧此次﹐兩公司將在實際居住環境中驗證其節能效果、及舒適性和便利性的提高。 Source: rational@enermaster.com.tw【20110328(日中環保生態網)大阪燃氣等開展智能能源住宅居住實驗】 http://china.nikkeibp.com.cn/eco/news/catcorporatesj/95-20110322.html

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大阪燃氣…智能能源住宅…5kW+700W+3.5kWH ☉實驗將在奈良縣王寺町輕型鋼筋結構的2層4LDK住宅中進行﹐使用面積共計138.8平方米。 ‧3名家庭成員將在這個住宅中生活到2014年3月之前。 ‧配備有發電能力700W的固體氧化物形燃料電池、發電能力5.08kW的多晶型太陽能電池以及蓄電容量為3.5kWh的鋰離子蓄電池。 ‧在使用3種電池的住宅中進行為期3年的居住實驗﹐這在日本國內尚屬首次。 ‧3種電池、家電和熱水設備等通過能源管理系統進行控制。 ‧此外還設置了EV充電設備和LED燈等。 ☉實驗除了驗證對3種電池進行優化控制時的節能效果外﹐還將驗證獲取EV 行駛及充電資料、並把EV蓄電池作為定置式蓄電池替代品時的效果。 ‧另外還將通過能源視覺化及節能建議等促使居住者採取節能行動﹐對其效果進行測試。 ‧兩公司為將智慧能源住宅儘早投放市場﹐力爭在2015年前開發出達到實用水準的技術。 Source: rational@enermaster.com.tw【20110328(日中環保生態網)大阪燃氣等開展智能能源住宅居住實驗】 http://china.nikkeibp.com.cn/eco/news/catcorporatesj/95-20110322.html

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松下ENE-FARM省(每年)熱JPY5~6萬(可5萬Hrs)

松下700W家用FC售JPY150萬(+補助105萬)6000台

☉日本東京燃氣公司與松下公司共同開發出了家用燃料電池「ENE-FARM」的新產品﹐將於4月1日上市。 ‧新產品發電效率高於全球目前最高現行產品﹐而所需安裝面積最多可減半。 ‧按照4口之家所使用的獨立住宅(150 m2)計算﹐每年可節約光熱費約5萬～

☉東京燃氣和松下將從2011年4月1日開始銷售家用燃料電池「ENEFARM」的新產品(圖↓)。 ‧新產品雖然提高了耐久性和發電效率﹐而建議零售價較現有產品(346萬 5000日元)卻削減了約70萬日元﹐為276萬500日元。

6萬日元﹐減排二氧化碳約1.5噸。 ☉新產品的售價為276.15萬日元(安裝費另計)﹐比原產品降低了約70萬日元。 ☉ENE-FARM的原理是﹐通過使城市燃氣中的氫氣與空氣中的氧氣發生化學反應來發電﹐並有效利用發電時所產生的熱量﹐環境負荷較小。 ‧新產品提高了發電用燃料電池單元的封裝「電池組」的效率﹐通過家用熱電聯產(熱電聯供)系統實現了40%的全球最高額定發電效率(現行產品為37%以上)。 ‧耐久性也獲得提高﹐可運行5萬小時﹐比現行產品延長25%。 Source: rational@enermaster.com.tw 【20110328(日中環保生態網)東京燃氣與松下上市發電效率全球最高的新款家用燃料電池】 (p.13) http://china.nikkeibp.com.cn/eco/news/cattechnicalsj/114-20110323.html

東京燃氣&松下2011/4/1銷售ENE-FARM

Source: rational@enermaster.com.tw【20110314(技術在線)松下上市家用燃料電池…150萬日元以內即可購得】 http://big5.nikkeibp.com.cn/news/econ/55585-20110311.html

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‧另外﹐2011年度可獲得日本政府105萬日元的補助金﹐再加上銷售時的折扣﹐估計實售價格為100萬日元～150萬日元。 ☉東京燃氣計劃2011年度銷售5000台家用燃料電池﹐預計將面向新建築和舊建築分別設置2500台。 ‧東京燃氣執行董事、燃料電池業務推進部長小林裕明表示﹐「2年後將達到每年1萬台的訂單」﹐包括補助金在內的實售價格「希望能儘快低於

100萬日元」。 ☉松下計劃在2011年度建立年產6000台的生產體制［現有產品截至2011 年1月底已累計供貨5000台﹐其中東京燃氣售出4000台。］。 Source: rational@enermaster.com.tw【20110314(技術在線)松下上市家用燃料電池…150萬日元以內即可購得】 http://big5.nikkeibp.com.cn/news/econ/55585-20110311.html

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松下700W家用FC降低Size(33%)及Price(20%)

Source: rational@enermaster.com.tw【20110314(技術在線)松下上市家用燃料電池…150萬日元以內即可購得】 http://big5.nikkeibp.com.cn/news/econ/55585-20110311.html

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松下700W家用FC最低(可)250W(部分)運轉

松下700W家用燃料電池500W效率高達41%

☉額定輸出功率由現有產品的1kW改為750W。 ‧通過降低額定輸出功率﹐實現了燃料電池組以及將管道燃氣改質為氫氣的燃料處理器(Fuel Processor﹔FP)等核心部件的小型化和低成本化。 ☉另外﹐通過降低額定輸出功率﹐支援250W起步的部分負荷運轉。 ‧現有產品為300W起步。據悉﹐由於家電產品的待機耗電量不斷降低﹐ 夜間利用時要求實現更低輸出功率的部分負荷運轉。 ☉為了彌補輸出功率降低導致的發電量減少﹐將LHV［注2］的發電效率較現有產品提高了2個百分點﹐最高為41%(圖↓)。 ‧最高發電效率在500W時出現﹐不過在額定功率為750W時能確保40% 的效率﹐在部分負荷運轉時也能確保35%以上。［注1］LHV＝Lower Heating Value (低位發熱量)的簡稱﹐從燃氣完全燃燒時產生的發熱量中減去水蒸氣的冷凝潛熱的値。一般用於燃料電池系統。 Source: rational@enermaster.com.tw【20110314(技術在線)松下上市家用燃料電池…150萬日元以內即可購得】 http://big5.nikkeibp.com.cn/news/econ/55585-20110311.html

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松下700W家用FC改進Stack組裝&FP小型化

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松下700W家用燃料電池2.0m面積(減少50%) ☉系統整體的部件數量比現有產品削減了30%﹐重量為100kg﹐比現有產品輕20%。㊣另外﹐大幅改變了燃料電池單元的佈局﹐採用了縱長結構。 ‧由此﹐可以使此前分開的燃料電池單元和熱水儲存單元實現一體化﹐能夠大幅削減設置空間。 ‧據東京燃氣介紹﹐新產品包括保養及檢查使用的空間在內的設置面積約為2.0m2﹐較現有產品減少了一半。 ☉另外﹐除了東京燃氣以外﹐松下還將向東邦燃氣、西部燃氣、靜岡燃氣以及京葉燃氣供貨此次的產品﹐此外﹐大阪燃氣也已經決定採用。 ‧而且﹐2011年度上半年將向北海道燃氣供應寒冷地區專用產品。

Source: rational@enermaster.com.tw【20110314(技術在線)松下上市家用燃料電池…150萬日元以內即可購得】 http://big5.nikkeibp.com.cn/news/econ/55585-20110311.html

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Source: rational@enermaster.com.tw【20110314(技術在線)松下上市家用燃料電池…150萬日元以內即可購得】 http://big5.nikkeibp.com.cn/news/econ/55585-20110311.html

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FC系統－系統架構 & 技術分工

OUTLINE

(1)合金氫罐

☉FC架構:

BOP (熱與水管理)

(2)高壓氫瓶

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

(3)加水產氫

☉FC種類:

(4)改質製氫

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

☉運輸用FC: PEMFC (+Hybrid) @700Bar加氫

FP (Fuel Processor) (燃料處理器)

‧公共(巴士@點對點)→高階(轎車@普及區)→低階(機車@普及區)

熱管理水管理

EMS (電能管理) 餘熱回收餘水回收

☉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)

Integration (整合)

‧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)

Stack(燃料電池堆) (p.21)

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】

台灣氫能與燃料電池產業「專業分工」嗎？

(p.22)

PEMFC_MEA(膜電極組)→Cells→Stack

*南亞電 *碧氫

Fuelcell.swf Source: www.sglcarbon.com

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

(p.23)

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】

(p.24)

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

STACK… 12V & 24V 4cm

4cm

8cm

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

串聯 20 Cells 12V, 10A = 120W

串聯 20 x 2 Cells 24V, 10A = 240W

串聯 20 Cells 12V, 20A = 240W

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

(p.25)

H2高壓700Bar(100L)時FCV方可駛500公里◆

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); (全華圖書)200810(RyanO'Hayre)燃料電池基礎(09)燃料電池系統介紹

(p.26)

(protonenergy.com)HG(HOGEN)S-Series(1) 6.7kWh/m3 ［消耗6.7度電→(產氫量可發)1度電］

≒60kL 1/1000 ≒2wt.%(250Kg) 1/400

@-253℃ ≒70Kg

1/300

@250~350ATM ≒200L

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】

(p.27)

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

(p.28)

低碳@Refom→FCV@2030→零碳@2035

29 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.29)

製氫(~70%)的SR(蒸氣重整)…H2O是H2來源

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(全華科技)200808(SCE.Net)圖解新能源百科(6)能源利用的新技術】

(p.31)

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

(p.30)

天然氣(CH4)SR製氫&發電&熱(吸&放)CHP(熱&電)

(p.32) Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(03)FC的燃料與氧化劑供應】

PEMFC構造和發電原理

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)

☉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.33)

PEMFC的PEM之Nafion結構…保濕!?

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】

(p.35)

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】

(p.34)

FC (少用&急開)導致Pt燒結和脫落(LIFE降低)

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】

(p.36)

影響PEMFC性能因素：Pt、CO、H2O&溫度

PEMFC-Cell-內加濕 (vs.外加濕)

0.4W(cm^2)

0.4mg(cm^2)

(p.37) 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】

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.39)

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.38)

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

(p.40)

(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_BOP(需CVM)

Source：rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】

(p.41)

DMFC運作原理

(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_OP(活化@每2月)

Source：rational@enermaster.com.tw (2011/05/) 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】

(p.42)

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.43)

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

(p.44)

每1kW的DMFC和PEMFC白金(各需100g和1g)

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

(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.45)

SOFC工作原理

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】

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

(p.46)

SOFC構造

(p.47)

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】

(p.48)

化石燃料與FC供給關係…選擇性SOFC最高

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

(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】

BMW車用APU(輔助電力單元)的500W小型SOFC

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.50)

NanoDynamics- SOFC-Revolution 50H Hybrid

☉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。

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】

(p.51)

Source: Ratoinal@EnerMaster.com.tw (2011/05/)

(p.52)

TOYOTA邁向終極環保的FCHV(混合電力車)

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)

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

☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) (p.53)

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.55)

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.54)

H2需700Bar燃料箱(複合碳材)100L駛500kM

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】

(p.56)

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

日本FCV加氫站…多為Reform(重整)製氫

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)】

(p.57)

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.59)

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.58)

DaimlerChrysler的NECAR…FCV系列

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.60)

日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP&CHP

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)

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

☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) (p.61)

日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP的B3(3)

Source：rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【 (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 (2011/05/)【 (日本FC推進室)201003(NEDO)家庭用FC關連補機類(共通仕樣)1KW】

(p.62)

家用FC的CHP(熱電共生系統)架構

(p.64) 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】;http:\\happyfc.nef.or.jp

FC的CHP(熱電共生系統)於家庭的利用

(p.65) 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】http:\\happyfc.nef.or.jp

1kW家用RGFC@CHP： 45%熱+35%電

熱電共生(CHP)FC系統流程:回收H2&H2O★

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.66)

JP家用FC增益(每年JPY5萬)10年≒JPY50萬

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 (2006/11/) <<圖解FC百科>>(全華科技(實用電子)2004/11王建義-譯) Source: HappyFC.NEF.or.jp

(p.67)

(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.68)

大阪瓦斯的「學習控制」運轉模式

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)

(p.69)

日本定置型FC導入方案及時程

(p.70)

核電廠(建10年)≒ 1M*1kW*JPY50萬(壽命10年) △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: (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.71)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】

(p.72)

日本家用FC系統使用現況與預估@2030

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.73)

營業用(200kW)PAFC熱電共生系統

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】

PAFC≒定置型FC中發展最快…但COST高

Source： rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】

(p.74)

日本(西島醫院)採LPG於PAFC災害緊急應變

(p.75)

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.76)

啤酒工廠利用沼氣(甲烷)(CH4)發電的PAFC

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.77)

活用(熱&電&CO2)氫能源之北海道(想像圖)

飯店利用廚餘或有機垃圾發電的PAFC

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.78)

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.79)

Source： rational@enermaster.com.tw (2011/05/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】

(p.80)

SOFC/GT複合發電站：發電效率=60%

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)

☉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 (2011/05/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】

(p.81)

(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】

(p.82)

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

(p.83)

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

(p.84)

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

(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】

(p.85)

(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】

(p.86)

(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.87)

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

(p.88)

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

Casio-RMFC-(micro-reactor) Schematic ★

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】

(p.89)

Casio-RMFC-4W-Device Config.

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); FC Seminar at Hawaii (2006/11/13~17) by CASIO

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); J Power Sources 2005 (V145) p0691~696 (Casio)

(p.90)

Casio-RMFC-4W-System Schematic ★

(p.91)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); FC Seminar at Hawaii (2006/11/13~17) by CASIO

(p.92)

(IdaTech)RMFC(iGen)250W：Charger

Casio-RMFC-4W-Reformer~Thermal ★

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); FC Seminar at Hawaii (2006/11/13~17) by CASIO

(p.93)

(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

RMFC1kW(40+32Kg)發電8Hr需80Kg 300 250

≒Lead Acid ≒5:1 < 420 mL/hr

200

‧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)】

(p.94)

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

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

(p.95)

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

kWH

(p.96)

(Matsushita)F07(US6183895)Fig.14 (250W) ★

搭載FC的自動販賣機≒電700W+熱300W



Source: rational@enermaster.com.tw (2011/05/); (Matsushita)F07(US6183895) 燃料電池發電系統

(p.97)

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.

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.99)

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.98)

VollerEnergy-RGFC-800W(Emerald) VollerEnergy改質瓦斯燃料電池Emerald

Source: rational@enermaster.com.tw 2007/09/24 (VollerEnergy)

800W的Emerald應用於住宅／工地

(p.100)

低溫SOFC(1)微蜂巢結構-2

低溫SOFC(2)長1cm圓筒型-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。

☉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。

◆圖﹕圓筒型的 SOFC…直徑 1.6mm、直徑 0.8mm

◆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

資料來源：產業技術總合研究所 Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況

(p.101)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況

低溫SOFC(3)圓扁平狀與波浪狀-1

(p.102)

低溫SOFC(4)可降低內阻的反應抑制層

☉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。

☉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

◆圖﹕圓扁平狀的 SOFC

資料來源：TOTO

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.103)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況

(p.104)

OUTLINE ☉FC架構:

BOE推動(示範驗證)成效不佳(如UPS及CAR)主因: 使用純氫(「儲氫燃料」一度電一百元)太貴

‧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)

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

☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) (p.105)

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

(p.106)