(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
OUTLINE ☉FC架構: ‧Stack、EMS (+Hybrid)、FP (Fuel Processor)、BOP、Integration
☉FC種類:
《燃料電池概論》(11)
‧PEMFC(1W~100kW:含DMFC、RMFC、RGFC)、SOFC(1kW~100kW)
☉運輸用FC: PEMFC (+Hybrid) @700Bar加氫
日本FCV的Stack每kW成本JPY6000=USD60@2015 僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10
‧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
Dr. Rational_You (游李興)(有理性) Founder & GM @EnerMaster (FC能源專家) ［dale_chen@must.edu.tw］邀約 2012118B授課
☉結論: ‧DMFC(1W~10W~100W)←RMFC/RGFC/SOFC(1kW)+Hybrid→SOFC(100kW)
☉建議: SOFC(10W←100W←1kW→10kW→100kW) (p.1)
Source: rational@enermaster.com.tw
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(1)合金氫罐
FC系統－系統架構 & 技術分工 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
(p.2)
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台灣氫能與燃料電池產業「專業分工」嗎？
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 【(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.3)
Source: rational@enermaster.cm.tw (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.4)
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20／40／80Ceslls的STACK操作@12／24／48V
(PEMFC)MEA(膜電極組)堆疊Cells≒發電Stack ◇當一組燃料電池運轉時﹐工作電壓為0.6～0.8V﹐這意味著﹐要產生足夠 的電壓﹐需要把許多電池串聯起來﹐構成一個電池組﹐如圖↓所示。
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
Fuelcell.swf
Stack
Fuelcell.swf
串聯 20 Cells 12V, 10A = 120W
Source: www.sglcarbon.com Source: rational@enermaster.com.tw 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.5)
串聯 20 Cells 12V, 20A = 240W (p.6)
Source: rational@enermaster.com.tw
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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
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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 ; (全華圖書)200810(RyanO'Hayre)燃料電池基礎(09)燃料電池系統介紹
(p.7)
Source: rational@enermaster.com.tw (2012/09/)
(p.8)
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PEMFC的PEM之Nafion結構…保濕!?
PEMFC(質子交換膜燃料電池)發電反應原理
陽極 PEM
Source:rational@enermaster.com.tw導讀(本間琢也)(上松宏吉)【燃料電池】［瑞昇文化(2011/10/)］(1)【燃料電池是什麼啊﹖】 (p.9)
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FC (少用&急開)導致Pt燒結和脫落(LIFE降低)
Source: rational@enermaster.com.tw 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.10)
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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 【(日本)FCDIC(石井弘毅)【圖解燃料電池】(03)FC的構造】
(p.11)
Source: rational@enermaster.com.tw 【(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.12)
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雙極(兩面)板@MEA:導流+導電+散熱
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.13)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_BOP(需CVM)
Source：rational@enermaster.com.tw 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
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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.14)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW@AirCooling(Blower)
(p.15)
Source：rational@enermaster.com.tw 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
(p.16)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_Installation
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_SystemSchematic ?+H2O水回收槽 +H2的MFM
?+Air的MFM +Air的Filter
?+O2感測
?+Humidity感測
Source：rational@enermaster.com.tw (2010/12/) 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
(p.17)
Source：rational@enermaster.com.tw (2010/12/) 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_ Main Screen
(p.18)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_SPEC@Product-1 OUTPUTS Requiremen Definition Quantity Power Rated Power Capacity at Standard Conditions, BOL 1200 W (Note 1) Voltage Operating voltage range 22 V to 50 V Voltage at Rated Power 26 V Start-up Time Minimum time to achieve Rated Power f 2 minutes a Cold Start condition Emissions Noise Maximum noise emission at 1m 72 dBA Water Maximum quantity of liquid water produc 870 mL/hr at Rated Power﹕ Physical Dimensions 56 x 25 x 33cm L x W x H ［46L≒］ Lifetime
Mass Operating Life
Total system mass 13 kg Minimum number of operating hours befo 1500 hours
Cyclic Life
Minimum number of start-up & shut-dow 500 cycles before EOL Minimum storage (non-operation) before 2 years
EOL
Shelf Life
EOL Source：rational@enermaster.com.tw (2010/12/) 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
(p.19)
Source：rational@enermaster.com.tw (2010/12/) 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
(p.20)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_Operating States …Rejuvenation(活化)(Starvation)@每2~3月
(Ballard)PEMFC(NEXA)1kW_LifeTime
Source：rational@enermaster.com.tw (2010/12/) 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
(p.21)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
Source：rational@enermaster.com.tw 【(Ballard.com)PEMFC(NEXA)1kW(PowerModule)(UserManual)200306】
(p.22)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
日本FCV的Stack每kW成本JPY6000=USD60@2015僅Ballard的 (FCgen-1300)Stack售價USD600的10分之1
(Ballard.com)Stack(FCgen-1300)售價USD500
Source: rational@enermaster.com.tw 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(200904)】
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
(p.23)
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111018《燃料電池車銷聲匿跡？》車輛開發向成本削減邁進…FC成本≒JPY1萬／kW…FC (p.24) 壽命≒50萬km／5000Hrs功率↓30%】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58333-20111017.html
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
日本TOYOTA／HONDA共用(首例)FC組／周邊
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111013《燃料電池車銷聲匿跡？》熱潮過去之後≒技術課題被穩步攻克…JPY500萬 @2015…FCV可500km／EV只150~250km】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58118-20110929.html?ref=ML
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
FCV解決課題≒耐久、低溫、低成本化(詳述於後)
(p.25)
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TOYOTA的FCV部件(與EV共用)、加濕(停用)@100℃、散 熱器(小型化)
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111018《燃料電池車銷聲匿跡？》車輛開發向成本削減邁進…FC成本≒JPY1萬／kW…FC (p.27) 壽命≒50萬km／5000Hrs功率↓30%】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58333-20111017.html
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111018《燃料電池車銷聲匿跡？》車輛開發向成本削減邁進…FC成本≒JPY1萬／kW…FC (p.26) 壽命≒50萬km／5000Hrs功率↓30%】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58333-20111017.html
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本
JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】 日本FCV估…JPY500萬@2015開始普及(5000台) …JPY300萬@2030全面普及(160萬台) (Picture)
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111013《燃料電池車銷聲匿跡？》熱潮過去之後≒技術課題被穩步攻克…JPY500萬 @2015…FCV可500km／EV只150~250km】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58118-20110929.html?ref=ML
(p.28)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
日本FCV估…JPY500萬@2015開始普及(5000台) …JPY300萬@2030全面普及(160萬台)
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111013《燃料電池車銷聲匿跡？》熱潮過去之後≒技術課題被穩步攻克…JPY500萬 @2015…FCV可500km／EV只150~250km】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58118-20110929.html?ref=ML
日本FCV的FC(系統)每kW成本JPY1萬=USD100@2015
(p.29)
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
日本FCV成本JPY1億@2008→JPY1000萬@2011 →JPY500萬@2015(備註≒量產5000台)
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111013《燃料電池車銷聲匿跡？》熱潮過去之後≒技術課題被穩步攻克…JPY500萬 @2015…FCV可500km／EV只150~250km】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58118-20110929.html?ref=ML
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111018《燃料電池車銷聲匿跡？》車輛開發向成本削減邁進…FC成本≒JPY1萬／kW…FC (p.30) 壽命≒50萬km／5000Hrs功率↓30%】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58333-20111017.html
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
TOYOTA的FCV可 50萬km／5000Hrs功率↓30%
(p.31)
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111018《燃料電池車銷聲匿跡？》車輛開發向成本削減邁進…FC成本≒JPY1萬／kW…FC (p.32) 壽命≒50萬km／5000Hrs功率↓30%】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58333-20111017.html
(EnerMaster)20121018B(RationalYou)《燃料電池概論》(11)【日本FCV的Stack每kW成本 JPY6000=USD60@2015僅Ballard的(FCgen-1300)Stack售價USD600的1/10 】
TOSHIBA家用FC成本降30%耐8萬小時@10年
Source: rational@enermaster.com.tw 【20111223(技術在線)東芝發佈新型家用燃料電池「2015年度計劃銷售5萬台」…效率94%(電 (p.33) 38.5%+200L熱55.5%)…JPY260.4萬／15000台@2012…耐8萬小時@10年…可LNG和LPG…停電可獨用】