(enermaster)《燃料電池概論》(二)【日本家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬】

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(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

FC受矚目的理由(5)新能源主角…太陽能﹖風力﹖

《燃料電池概論》(02) 日本家用『可再生能源FC(燃料電池)』 與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬 ≒ 0.7kW(50萬)FC+6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB

Dr. Rational_You (游李興)(有理性) Founder & GM @EnerMaster (FC能源專家) [dale_chen@must.edu.tw]邀約 20130912B授課 Source: rational@enermaster.com.tw

(p.1)

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

(p.2)

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

川崎重工業≒技術絕不丟棄/橫向推進業務

家庭(獨立自足)0.7kW@FC+6kW@PV+6kWH@LIB

…『氫能』FC(燃料電池)≒比「太陽能&風能」更便宜的電力來源

JPY50萬@FC+JPY100萬@PV (貴!?) +JPY50萬@LIB

…日本與澳大利亞政府合作開發的氫鏈驗證設備 □《東日本大地震》引發的【核電事故】導致日本出現了嚴重的【電力短缺】。 ‧在無法描繪核電未來的今天﹐是否有必要探討把家用燃料電池作為家庭的基礎電 源呢﹖ ☉我們希望大力發展家用【燃料電池、太陽能電池、鋰離子充電電池】三者的 結合。 ‧▼除了【0.7kW】的《家用燃料電池》﹐如果還在『獨立式住宅』中安裝【6kW】 的《太陽能電池》、【6kWH】的《鋰離子充電電池》﹐那麼﹐這戶家庭就基本 可以實現電力的『自給自足』。 ‧而我們的責任是把這三種電池組合提供﹐使其能夠充當基礎電源。 ‧未來﹐我們▼希望把《家用燃料電池》的價格控制在【50萬日元▼】﹐把《太 陽能電池》控制在【100萬日元▲】﹐把《鋰離子充電電池》控制在【50萬日 元▲】﹐以全套【低於200萬日元▲】的價格提供。 Source: rational@enermaster.com.tw ; http://big5.nikkeibp.com.cn/cgi-bin/news/tren/65873-20130506.html?limitstart=0; 20130510(日經BP社)[日企研究]【川崎重工業≒技術絕不丟棄/橫向推進業務 …『氫能』FC(燃料電池)≒比「太陽能&風能」更便宜的電力來源…日本與澳大利亞政府合作開發的氫鏈驗證設備】

(p.3)

Source: rational@enermaster.com.tw ; http://china.nikkeibp.com.cn/eco/news/catcorporatesj/1226-20110920.html 【20110923(日中環保生態網) (p.4) 吉坤日礦日石能源≒燃料電池將成為家庭基礎電源…0.7kW@FC+6kW@PV+6kWH@LIB≒自給自足@獨立式住宅】


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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

☉FC種類:

(3)加水產氫

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

(4)改質製氫

☉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)

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

EMS (電能管理) 餘熱回收 餘水回收

熱管理 水管理

‧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.5)

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】

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(p.6)

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(非本業)兼FC(大)廠: 關/縮

台灣氫能與燃料電池產業「專業分工」嗎? FP

Stack

EMS

BOP

Integ.

大同世界

改質甲醇 ,甲烷,LPG, 硼氫產氫

Stack

DC,AC

30W,1kW 1kW,2kW 20W

台達電子

改質系統

Stack

DC,AC

1kW,2kW

南亞電路

改質甲醇, 合金儲氫

MEA Stack

中興電工

改質甲醇, 合金儲氫

MEA Stack

加百裕

改質甲醇

1kW,3kW DC,AC

2kW,5kW,, 1kW

*南亞電 *碧氫 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.7)

Source: rational@enermaster.cm.tw (2013/05/)

(p.8)


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(本業)專注FC(小)廠商 EMS

(PEMFC)MEA(膜電極組)堆疊Cells≒發電Stack

FP

Stack

亞太

合金儲氫

Stack

1.5kW機車

博研

合金儲氫

Stack

500W機車

漢氫

合金儲氫

碧氫

改質甲醇

鼎佳

改質製氫

Stack

2kW,5kW,,

美菲德

BOP

DC,AC

能碩

改質製氫

揚光綠能

硼氫產氫

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Integ..

◇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。

3kW,5kW 3kW,5kW

Stack

2W,25W,,

Source: www.sglcarbon.com (p.9)

Source: rational@enermaster.cm.tw (2013/05/)

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20/40/80Ceslls的STACK操作@12/24/48V 4cm

4cm 5cm

Single Cell

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

4cm

5cm

8cm

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.10)

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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

5cm

串聯 2 Cells 1.2V, 10A = 12W

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

Stack

串聯 20 Cells 12V, 10A = 120W Source: rational@enermaster.com.tw

串聯 20 x 2 Cells 24V, 10A = 240W

串聯 20 Cells 12V, 20A = 240W (p.11)

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.12)


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HYBRID(混合)電力型FCV(燃料電池車)運轉方式

(p.13)

Source:rational@enermaster.com.tw (2011/07/) 【(黃鎮江)【綠色能源≒燃料電池】 (4)從馬車到氫車】

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(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

自然界中沒有單獨存在的氫氣…藉由重組化石燃料製造…水「電解(電→氫)」製 氫≒ 50%能量損失

Source: rational@enermaster.com.tw導讀 (本間琢也)(上松宏吉)【燃料電池】[瑞昇文化201110](1) 【燃料電池是什麼啊﹖】 (003)自然界中沒有單獨存在的氫氣…藉由重組化石燃料製造

(p.14)

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JHFC展示FCV試乘會&加氫站(700Bar)

H2高壓700Bar(100L)時FCV方可駛500km ≒60kL 1/1000 ≒2wt.%(250Kg) 1/400 @-253℃ ≒70Kg 1/300

@250~350ATM ≒200L

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

(p.15)

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

(p.16)


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氫脆…不銹鋼@高壓H2高溫…(改用)碳纖維(質輕)

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內管薄鋁合金&外層包覆玻璃纖維或碳纖維(質輕&高強度)

△高強度的不銹鋼暴露在氫氣中﹐尤其是在高溫高壓下﹐容易發生氫脆現 象﹐失去強度﹐產生裂縫。 ◎壓縮儲氫技術近年來的研究主要在以下兩個方面﹕ ‧對容器材料的改進﹐使耐壓更高﹐本身質量更輕[Rational編註:如≒碳

纖維複合材料]﹐以及減少氫分子透過容器壁﹐避免產生氫脆現象等﹔ ‧在容器中加入某些吸氫物質﹐大幅度地提高壓縮儲氫的密度﹐甚至使其達 到「準液化」的程度﹐且當壓力降低時﹐氫可以自動地釋放出來。

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.17)

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H2 (火焰100秒)集中…汽油(燃燒?分鐘)蔓延!!

(p.18) Source: rational@enermaster.com.tw導讀 (本間琢也)【燃料電池】[瑞昇文化201110](4) 【在生活以及經濟活動上的汽車方面的運用】

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(protonenergy.com)HG(HOGEN)S-Series(NTD4M) 6.7kWh/m3 [消耗 6.7度電→(產氫量可發)1度電]

☉這兩張照片比較點燃漏氣的氫氣罐與漏油的油箱火災狀況著火60秒後照 片﹐氫火焰已逐漸消退﹐而汽油火焰愈加激烈﹔ ‧經過100秒﹐所有的氫火焰消失和車內完好無損﹐汽車則持續燃燒了幾 分鐘﹐並完全燒毀。

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.19)

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

(p.20)


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美國NFCEVLD(燃料電池電動車學習示範)專案現場製氫≒重整『天然氣』/電 解「水」產能利用率≒70%/35% 圖2 ﹕產能利用率…重整『天然氣』>>>>>電解「水」

Source: rational@enermaster.com.tw ; http://www.china-hydrogen.org/hydrogen/production/2012-11-15/2111.html; (china-hydrogen.org)20121116 (p.21) (中國氫能源網)【美國NFCEVLD(燃料電池電動車學習示範)專案現場製氫≒重整『天然氣』/電解「水」產能利用率≒70%/35% 】

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Enertrag售出2MW鹼性(製氫)電解器3台…耗電6MW製氫1000m3(每小時)≒發電 1000kW▼≒(電→電)效率16.66%▼

Source: rational@enermaster.com.tw ; http://www.china-hydrogen.org/hydrogen/production/2012-12-04/2159.html; (china-hydrogen.org)20121204 (p.23) 】 (中國氫能源網)【 Enertrag售出2MW鹼性(製氫)電解器3台…耗電6MW製氫1000m3(每小時) ≒發電1000kW▼≒(電→電)效率16.66%▼

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HONDA的FCV@PV高壓(省去壓縮機)電解(水)製氫24小時 1.5kg▲僅供FCV行駛150km

Source: rational@enermaster.com.tw; 20120331(日經能源環境網)【HONDA(本田)設置日本首座太陽能加氫站並交付配備供電功能的 (p.22) FCV(燃料電池車)…高壓(省去壓縮機)電解(水)製氫24小時1.5kg▲僅供FCV行駛150km】

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AUDI風力(電解水)將氫(+CO2)→沼氣(e-gas)

Source: rational@enermaster.com.tw ; http://china-hydrogen.org/hydrogen/mix/2011-08-06/974.html 【(china-hydrogen.org)20110806(中國電池網 (p.24) 奧迪展示EV及燃料電池車/利用風力發電將氫轉化為沼氣…(AUDI)FCV(Q5)≒FC98kW+2個700Bar…(A-3)EV配26.5kWh續航140km】


(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

日本FCV加氫站…多為Reform(重組)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】

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

日本FCV加氫站…多為Reform(重組)製氫

(p.25)

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

日本(首次)將(第17處)『加氫站』建在(海老名市)「加油站」 …2015年≒TOYOTA和HONDA銷售FCV/13家建設100處

(p.26) Source: rational@enermaster.com.tw導讀 (本間琢也)【燃料電池】[瑞昇文化201110](4) 【在生活以及經濟活動上的汽車方面的運用】

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

加氫站成本:JPY2億@2015 (100處)… JPY1億@2030(1k處) 加氫站100處@4大都市圈(首都圈、中京、關西、福岡)

□新建於一座加油站內的「加氫站」19日在日本神奈川縣海老名市正式投入 使用。在日本國內﹐這雖然是第17處「加氫站」﹐但是與傳統的加油站 建在一起還是首次。 ☉是由汽車、石油以及燃氣公司等共同組成的「氫燃料供給利用技術研究組 合」與JX日礦日石能源等單位聯合開展的實證實驗的一環。 ☉將邀請各汽車公司、政府部門等的大約50輛燃料電池汽車在此進行試用。 ‧在此之前﹐雖然也有「加氫站」建在加油站的附近﹐但是為了將來的正式 普及﹐這次將兩者合併在了一起。 ☉關於FCV(燃料電池車)﹐TOYOTA和HONDA已經計畫於2015年開始上市 銷售。13家日本企業計畫在2015年底之前先期建設100處「氫燃料加注 站」。

Source: rational@enermaster.com.tw ; http://www.china-hydrogen.org/hydrogen/mix/2013-04-26/2477.html; (china-hydrogen.org)20130427 (p.27) (人民網)【日本(首次)將(第17處)『加氫站』建在(海老名市)「加油站」…2015年≒TOYOTA和HONDA銷售FCV/13家建設100處】

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.28) 壽命≒50萬km/5000Hrs功率↓30%】http://big5.nikkeibp.com.cn/news/auto/58333-20111017.html


(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

加氫站成本:JPY2億@2015 (100處)… JPY1億@2030(1k處) 加氫站100處@4大都市圈(首都圈、中京、關西、福岡)

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)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

低碳@Refom→FCV@2030→零碳@2035

(p.29)

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

從化石燃料中製造出H2的FP(燃料處理裝置)的 Reform(重組)≒SR(蒸氣重組)

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.31)

30 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.30)

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

從化石燃料中製造出H2的FP(燃料處理裝置)的 Reform(重組)如CH4+2H2O≒SR(蒸氣重組)

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.32)


(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

Pd膜(濾純H2)LIFE短&開機慢、中大型PSA(壓力震盪吸附)LIFE長&開機慢、高難度 PrOX(移除CO剩1~10ppm)可LIFE長&COST低

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

家用RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)流程

高溫&高壓 →LIFE短

1~10ppm

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

(p.33)

(EnerMaster)20130912B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(01)【日本 家用『可再生能源FC(燃料電池)』與「再生能源」及「鋰電池」總價JPY200萬≒ 0.7kW(50萬)FC +6kW(JPY100萬)PV+ 6kWH(JPY50萬)LIB 】

家用RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)+熱水槽

Source:rational@enermaster.com.tw導讀(本間琢也)【燃料電池】[瑞昇文化(2011/10/)](3)【與生活息息相關的家庭用FC】 (050)追查系統內的空氣與水的流動

(p.35)

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.34) (012)在構成燃料電池的系統上﹐必須要用到數個組件


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