(EnerMaster)《燃料電池概論》(二十九)【定置型RGFC改質瓦斯燃料電池@CHP熱電共生案例分析】

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(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

OUTLINE ☉FC架構:

《燃料電池概論》(29) 定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生) 案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、 Hybrid(混合)電力

‧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

Dr. Rational_You (游李興)(有理性) Founder & GM @EnerMaster (FC能源專家) [dale_chen@must.edu.tw]邀約 20131126A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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HYBRID(混合)電力型FCV(燃料電池車)運轉方式

EMS (電能管理) 餘熱回收 餘水回收

Integration (整合)

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

(p.4)


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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.5)

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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

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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.6)

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製氫(~70%)的SR(蒸氣重組)…H2O是H2來源

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.7)

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

(p.8)


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製氫(~50%)的POX(部分氧化)法&其它…

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

(p.9)

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家用RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生) +熱水槽200L@70℃ …RG和FC都有熱源

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.10) (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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天然氣SR製氫&發電&熱(吸&放)CHP(熱&電)

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

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(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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OUTLINE

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

PEMFC(質子交換膜燃料電池)發電反應原理

☉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)

陽極 PEM

☉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.13)

Source: rational@enermaster.com.tw

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PAFC(磷酸燃料電池)200℃耐CO數%但不可有H2O

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.15)

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.14)

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PAFC(磷酸燃料電池)Cell(單電池)主要結構

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.16)


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MCFC(熔融碳酸鹽燃料電池)發電反應原理

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.17)

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SOFC(固體氧化物燃料電池)發電反應原理

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.19)

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MCFC(熔融碳酸鹽燃料電池)內部重組

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.18)

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP&CHP

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

(p.20)


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日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP的B3(3)

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

(p.21)

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家用FC的CHP(熱電共生系統)架構

Source: rational@enermaster.com.tw 【(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.23)

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日本家用故障部位別的件數與比率 (2005年度第1期175台2005年10月~2006年9月)

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.22)

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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.24)


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JP家用FC增益(每年JPY5萬)10年≒JPY50萬

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一般住宅負荷: 電(冬≒夏)! 熱(冬>>夏)?

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.25)

Source: rational@enermaster.com.tw導讀 (本間琢也)【燃料電池】[瑞昇文化201110](3) 【與生活息息相關的家庭用FC】

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(p.26)

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大阪瓦斯的「學習控制」運轉模式(四種)

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: (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.27)

(p.28)


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(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

營業用(200kW)PAFC@200℃電熱 (溫水)+制冷(冷水)

ENEOS的SOFC家用700W…45%電+42%熱 ☉該款SOFC的性能參數如下﹕額 定輸出功率為700W﹐額定發 電效率為45%﹐額定熱回收效 率為42%﹐蓄熱水箱的容量為 90升。 ‧JX日礦日石能源表示﹐「熱水 供應基本上是連續運轉﹐而 發電方面可進行0~100%的負 荷跟蹤運行」。 ‧還配備了如果產生的熱水量超

出水箱容量(90升)時﹐可從水 箱上部將熱能排出的功能。 Source: rational@enermaster.com.tw; 【20110307(技術在線)ENEOS展出預定10月上市的SOFC型家用燃料電池】 http://china.nikkeibp.com.cn/news/econ/55499-20110304.html (記者﹕野澤 哲生)

(p.29)

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日本(西島醫院)採LPG於PAFC災害緊急應變

Source: rational@enermaster.com.tw 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

Source: rational@enermaster.com.tw 【(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.30)

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啤酒工廠利用沼氣(甲烷)(CH4)發電的PAFC

(p.31)

Source: rational@enermaster.com.tw 【(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.32)


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飯店利用廚餘或有機垃圾發電的PAFC

Source: rational@enermaster.com.tw 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】

製造殺菌劑(工廠)副產物(氫)供PEMFC發電

(p.33)

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美國Cinergy採Ballard的PEMFC (250kW)

Source: rational@enermaster.com.tw 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(05)質子交換膜燃料電池】

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

(p.35)

Source: rational@enermaster.com.tw (2011/06/) 【(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.34)

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

HydroCell@Fi的CO2 Filter(UniqFresh)

Source: Rational_You.LS/EnerMaster (2007/07/); (HydroCell.Fi)DM(CarbonDioxideFilter)HC-CO2-K(Brochure)

(p.36)


(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

活用(熱&電&CO2)氫能源之北海道(想像圖)

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

RGFC@CHP電廠CO2回收與循環使用技術

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.37)

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

SOFC/GT複合發電站: 發電效率=60%

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】

Source: Rational_You.LS/EnerMaster (2007/07/); (全華科技)燃料電池(黃鎮江)2003/11(01)燃料電池簡介

(p.38)

(EnerMaster)20131129A[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(29) 【定置型RGFC(改質瓦斯燃料電池)@CHP(熱電共生)案例分析5大KSF(關鍵成功因素) ≒燃料(陽極)回收、熱回收、水回收、CO2回收、Hybrid(混合)電力)】

定置型(PAFC、PEMFC、SOFC皆適用)@CHP

(p.39)

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

(p.40)


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