RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
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燃料電池於備援電力的市場困境 與轉戰策略 Dr. Rational You (游李興) (Founder & GM/EnerMaster) 明新科大_材化系(2010/10/12)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/12) 【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
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(EnerMaster) Rational You (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
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Rational KISS (Knowledge Information Service Server) ： 請到ftp://60.250.198.214/ (ID=EnerMaster; PW=0911214141)進入分享
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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)ALL
(EnerMaster) Rational You (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 ： 升研究所補習中心 工程力學 工程數學(教授) (出版:上,中,下) 1993/08/17~1996/08： 工研院 光電所 子計畫主持人 (10X Zoom Lens) 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 (Camera Module)(3X Zoom Lens ~2007量產) 2005/3/1~2006/7/6： 華碩 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~Now： 能碩 董事長&總經理
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(EnerMaster)DM(EM-H1000D1)Features
Source： rational@enermaster.com.tw (2010/06/08)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】
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Source： rational@enermaster.com.tw (2010/06/08)【 (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 (2010/06/08)【 (EnerMaster)DM(EM-H1000D1)2010605(Erin).pdf】
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FC應用:1W~10W~100W~1kW@身邊、 10kW~100kW~@分散
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) ‧【燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型…公車、(瓦斯製氫)備援發電機、堆高機】 ☉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?製氫時間?) ‧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(25%) ‧FC@電廠： 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年) ☉結論: ‧困境≒UPS很難普及(量產)&練就性能(壽命) ； ‧轉戰≒離網(BPS較常用)、並網{分擔尖峰電力、分散風險、普及量產、離峰用熱) ‧PEMFC: 製氫&純化？儲存&運送@加壓700Bar純氫? 加氫站？Pt觸媒? 適合100kW? ‧RMFC/RGFC：CO移除？熱>電？適合100kW？ ‧SOFC：免用Pt！省CO移除！ 複合發電(60%電) ！1kW→10kW →100kW →1MW≒不關機 ☉建議: ‧SOFC(10W ←100W ←1kW→10kW →100kW) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/12) 【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
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FC受矚目的理由
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】
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火力發電 vs.FC(≒化學能→電+能…效率↑)
(a) 火力發電 (如：最尖端的大型高效率系統) (b) 燃料電池(如：NG重組型的小型廢熱利用)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(01)燃料電池是什麼】
(p.11)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(01)燃料電池是什麼】
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NOx、SOx排放量…FC都幾乎零
定置型FC可利用汽電共生來提高效率
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(02)FC的原理與特徵】
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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)
熱管理 水管理
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Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(01)燃料電池是什麼】
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國內氫能與燃料電池產業「分工」專業?
EMS (電能管理) 餘熱回收 餘水回收
(燃料處理器)
Integration (整合)
Stack(燃料電池堆) (p.15)
Source: rational@enermaster.cm.tw (2009/07/) (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.16)
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PEMFC-Stack
膜電極組(MEA)
Fuelcell.swf Source: www.sglcarbon.com
(p.17)
(p.18)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
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(1)FP: 如何儲存足以行使500公里的氫氣
Ballard的Mark 1030第三代Stack重量輕40%體積小26%
≒60kL 1/1000 含瓶 1wt.%(500Kg) 1/400
@-253℃ @70Kg
1/300
@250~350ATM ≒200L
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.19)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(05)汽車用FC】
(p.20)
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(1)FP:跨過700Bar門檻的高壓儲氫(能量密度)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(1)FP:氫的能量密度 …(常壓)甲醇(兩者)都OK
(p.21)
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(1)FP:由化石燃料等取得H2
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(04)取得H2的方法】
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Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(6)打造一個氫能社會】
(p.22)
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(1)FP:甲醇:起動性佳的部份氧化法vs.水蒸氣重組法
(p.23)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(04)取得H2的方法】
(p.24)
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(1)FP:將CH4(甲烷)改質成H2的改質器
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(4)BOP:排熱回收≒3x熱交換器、2x蒸氣分離器
☉脫硫反應﹕ ‧C2H5SH+H2→C2H6+H2S﹐△H=-70.2kJ/mol ‧H2S+ZnO→ZnS+H2O﹐△H=-76.6kJ/mol ☉改質反應： ‧蒸氣改質反應﹕CH4+H2O→CO+3H2﹐△H=206KJ/mol ‧水氣轉移反應﹕CO+H2O→CO2+H2﹐△H=-41kJ/mol
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.25)
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(5) Integration: FC流程的控制系統&主要項目
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】
(p.27)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】
(p.26)
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(5)Integration: FC的維護項目範例&遠端監控
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】
(p.28)
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1W~100kW@PEMFC、1kW~100kW@SOFC
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) ‧【燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型…公車、(瓦斯製氫)備援發電機、堆高機】 ☉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?製氫時間?) ‧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(25%) ‧FC@電廠： 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年) ☉結論: ‧困境≒UPS很難普及(量產)&練就性能(壽命) ； ‧轉戰≒離網(BPS較常用)、並網{分擔尖峰電力、分散風險、普及量產、離峰用熱) ‧PEMFC: 製氫&純化？儲存&運送@加壓700Bar純氫? 加氫站？Pt觸媒? 適合100kW? ‧RMFC/RGFC：CO移除？熱>電？適合100kW？ ‧SOFC：免用Pt！省CO移除！ 複合發電(60%電) ！1kW→10kW →100kW →1MW≒不關機 ☉建議: ‧SOFC(10W ←100W ←1kW→10kW →100kW) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/12) 【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.29)
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PEMFC構造和發電原理
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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 (2010/04/) 【(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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PEMFC的PEM之Nafion結構
(p.31)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.32)
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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 (2010/04/) 【(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.33)
Source: rational@enermaster.com.tw (2007/11/); (EnerMaster)200710(p118)直接甲醇FC技術的發展(康顧嚴)
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SFC-DMFC-EFOY: 25,50,65W
DMFC的困擾:電極過電位(vs. PEMFC)
Device
0.4W (cm^2) 0.04W (cm^2)
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.34)
(p.35)
EFOY 600
EFOY 1200
EFOY 1600
Charging capacity
‧600 Wh/day ‧50 Ah/day
‧1,200 Wh/day ‧100 Ah/day
‧1,600 Wh/day ‧130 Ah/day
Nominal voltage
‧12 V
‧12 V
‧12 V
Nominal power
‧25 W
‧50 W
‧65 W
Nominal current
‧2.1 A
‧4.2 A
‧5.4 A
Methanol consumption
‧1.1 l/kWh ‧1.3 l/100 Ah
‧1.1 l/kWh ‧1.3 l/100 Ah
‧1.1 l/kWh ‧1.3 l/100 Ah
Noise emission
‧23*/39**dB(A)
23*/39**dB(A)
23*/39**dB(A)
Weight
‧7.3 kg
‧7.5 kg
‧7.6 kg
Dimension in cm (LxWxH)
‧43.5 x 20.0 x 27.6
‧43.5 x 20.0 x 27.6 ‧43.5 x 20.0 x 27.6
Source: ratoinal@EnerMaster.com.tw (2008/07/01); SFC-DMFC-EFOY: 25,50,65W
(p.36)
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FC電極材料…PAFC、MCFC、SOFC
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
MCFC工作原理
(p.37)
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MCFC熱模組
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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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Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.38)
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SOFC工作原理
(p.39)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.40)
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SOFC構造
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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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西門子西屋SOFC/GT複合發電站
(p.41)
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PE(M)FC (可M&G)、SOFC(免Pt,可CO)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.42)
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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) ‧【燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型…公車、(瓦斯製氫)備援發電機、堆高機】 ☉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?製氫時間?) ‧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(25%) ‧FC@電廠： 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年) ☉結論: ‧困境≒UPS很難普及(量產)&練就性能(壽命) ； ‧轉戰≒離網(BPS較常用)、並網{分擔尖峰電力、分散風險、普及量產、離峰用熱) ‧PEMFC: 製氫&純化？儲存&運送@加壓700Bar純氫? 加氫站？Pt觸媒? 適合100kW? ‧RMFC/RGFC：CO移除？熱>電？適合100kW？ ‧SOFC：免用Pt！省CO移除！ 複合發電(60%電) ！1kW→10kW →100kW →1MW≒不關機 ☉建議: ‧SOFC(10W ←100W ←1kW→10kW →100kW)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.43)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/12) 【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.44)
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運輸用: PE(M)FC(用Pt,怕CO)
運輸用FC: 100W@自行車、1kW@機車、100kW@汽車
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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.45)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.46)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
FC的Stack功率密度…2.0kW/L@2010年
戴姆勒克萊斯勒NECAR 燃料電池車 (a)第一代NECAR 1(1994)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(b)第五代NECAR 5(2001)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.47)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.48)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
FC售價(kW)USD30@2010、USD15@2015(3)
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FC售價(kW)USD30@2010、USD15@2015(4)
◇此圖是Ballard的內部資料﹐在DOE的HFCIT計畫之前就做了﹗ ‧自從DOE的HFCIT計畫委託第三方團體(如TIAX)進行成本分析並定期公布之 後Ballard就不再公布了﹗ ‧基本上，所有私人企業已經無需公布自己的成本﹐因為大家都會相信TIAX 的分析資料﹗ ▽不過，必須回來肯定的是Ballard的成本分析和後來 DOE的結果相當接近﹗ Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.49)
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(p.50)
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跨過700Bar門檻的高壓儲氫槽(複合碳材)
會從巴士(點對點)開始應用FCV嗎﹗﹖ ‧戴姆勒克萊斯勒NeBus
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
‧豐田和日野汽車FCHV-BUS
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(05)汽車用FC】
(p.51)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源(5)普及化的問題】
(p.52)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
混合電力型燃料電池車的原理
SUZUKI的FC機車(125cc)氫700Bar…FC600W+500Wh
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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.53)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (4)從馬車到氫車】
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
混合電力型燃料電池車的原理
(p.54)
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燃料電池大廠(Ballard)被FCV拖垮財務 ☉從今年加拿大冬季奧運示範公 車 、沃爾瑪 賣場裡頭滿場跑的堆 高 機 (forklift)﹐摩托羅拉 的備用發 電 機 ﹐都有Ballard的影子。 ‧「Ballard是燃料電池的pioneer(先驅 )﹐全球主要車廠 的燃料電池技術幾
乎都源自 Ballard﹐」加拿大燃料創新研發中心執行長泰克說(John W.Tak)。 ☉像今年五月﹐德國戴姆勒 傳出和豐田 汽車將聯手發展燃料電池汽車﹐戴 姆勒燃料電池的核心技術就來自Ballard。 ‧日產、福特 、印度塔塔 汽車和Ballard都有研發交流。 ☉令人玩味的是﹐讓Ballard坐上歷史地位的車載用燃料電池﹐卻也是拖垮 Ballard財務的罪魁禍首。 ‧「Ballard卻置之死地而後生﹐走上核心技術多角化應用﹐」加拿大滑鐵 盧大學機械工程系教授李獻國 剖析Ballard的轉型經驗﹐值得亞洲想發展 綠電池的業者借鏡。 Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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/) 【 (天下雜誌)20100630(電池新戰場)燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型】
(p.56)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
Ballard壯士斷腕…賣掉黃金部門 (1)
Ballard壯士斷腕…賣掉黃金部門 (2)
☉六○年代﹐Ballard從航太領域 切入燃料電池研發﹐一路做到車載用 燃料 電池。 ‧後來日本向Ballard採購一套設備﹐還開出讓日本 派一組人到Ballard學習 的條件﹐成為日本發展燃料電池的轉捩點。 ‧日本 有汽 車 工業可練兵﹐而發展出後發先至的燃料電池產業生態。 ‧福特、戴姆勒 也從九七年就展開和Ballard的技術合作。 ☉但當Ballard成為眾大車廠 的電池導 師 時﹐始終停留在研發階段的燃料電 池車﹐卻侵蝕著Ballard的財務結構。 ☉燃料電池的關鍵原料是昂貴的白 金 ﹐加上蓋加 氫 站 需要政策支持﹐使 成本居高不下﹐遲遲無法量產普及。 ‧Ballard年年承受巨幅虧損﹐三年前不得不將汽車部門賣給福特﹐專注 在 「燃 料 電 池 堆 」(fuel cell stack)研發。 Source: rational@enermaster.com.tw (2010/09/) 【 (天下雜誌)20100630(電池新戰場)燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型】
(p.57)
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Ballard全力衝刺「Ballard-inside」 (1)公車
☉「很艱苦的三年﹐Ballard從一個研發型公司﹐轉型 跨入商品 市場導
向 ﹐公司一年就短少了好幾百萬美元的現金流﹐」事業發展部總監卡山 坦言。 ☉股東要求Ballard趕快獲利﹐Ballard只好「壯士斷腕 」﹐賣掉仍 需 十 到
二 十 年 才可能量產的燃料電池汽車部門﹐減低負債﹐補起燒錢黑洞。 ‧另和戴姆勒、福特合 資 AFCC﹐由這家公司延續車用燃料電池的研發。 ☉Ballard本身則修正了原本孤注一擲在車用燃料電池的策略。 ‧將核心技術電池堆﹐多領域商業應用。 ‧如同在電腦產品中﹐英特爾扮演「intel-inside」的角色﹐Ballard在燃料電池 界﹐也走向「Ballard-inside」。 ☉「Ballard目前最大的獲利來源﹐是公 車 、 備 援 發 電 機 ［編註:瓦斯製 氫］、堆 高 機 這類成熟的商業應用﹐」在Ballard工作十三年的重工部 門總監波次﹐分析這三年發產出的新獲利模式。 Source: rational@enermaster.com.tw (2010/09/) 【 (天下雜誌)20100630(電池新戰場)燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型】
(p.58)
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Ballard全力衝刺「Ballard-inside」 (2)堆高機 ☉就連零售業者也找上Ballard。
☉Ballard明亮的大廳內﹐放著發展到第六代 的電池堆﹐ ‧正是今年二月加拿大冬季奧運 時在Whistler鎮 示範公車 內的燃料電 池﹐宣示Ballard現階段的營運重點。 ☉在這全球最大燃料電池示範公車計劃中﹐Ballard在Whistler鎮 上打造二 十台 燃料電池公車﹐ ‧一個月的冬運期間﹐在全球面前試運行累計三千多公里 ﹐零碳排放﹐安 靜平穩的行駛﹐成功打響Ballard-inside的品牌﹐ ‧之後荷蘭、巴西 的公車系統商找上Ballard﹐甚至倫敦市 公車也找上 Ballard﹐ ‧預備在2012年倫敦奧運 推示範計劃﹐Ballard站上全球最大的燃料電池公 車 動力系統商﹐市佔超過七 成 。
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/09/) 【 (天下雜誌)20100630(電池新戰場)燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型】
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(p.59)
‧譬如沃爾瑪 ﹐在大賣場中用來搬貨的堆高機 ﹐原以鉛酸電池發電﹐一 來充電時間長﹐需要多台車子輪替﹐二來鉛酸電池會造成污染﹐沃爾瑪 找Ballard開發燃料電池堆高機﹐克服污染問題﹐而且加氫時間短﹐賣場 也減少堆高機數量 ﹐省了採購成本。 ‧之後吸引了Whole Food、可口可樂 等知名企業下單。
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/09/) 【 (天下雜誌)20100630(電池新戰場)燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型】
(p.60)
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Ballard全力衝刺「Ballard-inside」 (3)備用電力
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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(1)
☉Ballard也將燃料電池堆組成動力模組﹐推向備用電力 系統。 △原本包括電廠、電信公司基地台的備用電力系統都採用柴油引擎發電﹐ 不但污染空氣﹐且一旦打開開關發電﹐就不能停止﹐使得周遭環境吵 雜。 ‧而使用一般的鉛酸電池又只能備用三 十 分 鐘 左右的電力﹐ ▽在美國發生卡翠娜風災後﹐對備用發電機要求提高到七 十 二 小 時 ﹐現 階段許多業者已不符合規定。 ‧這卻給Ballard帶來機會。 因為備用發電機不需要 像汽車一樣﹐建置大量 充氣站﹐一旦充氣完成﹐氫保存期 比較長﹐十分適合備用發電機的特 性。 ☉而對Ballard來說﹐就配合客戶做系 統 整 合 ﹐將電池堆做成模組化的動 力系統﹐放到客戶的備用發電機 中取代原本的鉛酸電池或柴油引擎﹐
難度不高。 Source: rational@enermaster.com.tw (2010/09/) 【 (天下雜誌)20100630(電池新戰場)燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型】
(p.61)
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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(2)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】
(p.63)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】
(p.62)
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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(3)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】
(p.64)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(4)
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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) ‧【燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型…公車、(瓦斯製氫)備援發電機、堆高機】 ☉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?製氫時間?) ‧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(25%) ‧FC@電廠： 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年) ☉結論: ‧困境≒UPS很難普及(量產)&練就性能(壽命) ； ‧轉戰≒離網(BPS較常用)、並網{分擔尖峰電力、分散風險、普及量產、離峰用熱) ‧PEMFC: 製氫&純化？儲存&運送@加壓700Bar純氫? 加氫站？Pt觸媒? 適合100kW? ‧RMFC/RGFC：CO移除？熱>電？適合100kW？ ‧SOFC：免用Pt！省CO移除！ 複合發電(60%電) ！1kW→10kW →100kW →1MW≒不關機 ☉建議: ‧SOFC(10W ←100W ←1kW→10kW →100kW)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/) 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio】
(p.65)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.66)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
FC壽命…性能降低原因≒白金燒結和脫落
定置型FC: 1kW@家用、100kW@產業、1MW@電廠
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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 (2010/10/12) 【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.67)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(03)FC的構造】
(p.68)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
FC@UPS:少用&急開(Stack壽命500Hrs)!CHP?
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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.69)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
家用FC的CHP(熱電共生系統)安裝於戶外
(p.70) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
家用FC的CHP(熱電共生系統)架構
FC的CHP(熱電共生系統)於家庭的利用
(p.71) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/)【(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.72) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
PEMFC熱電共生(CHP)系統的流程
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
1kW家用RGFC@CHP： 45%熱+35%電 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 (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.73)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
日本PEMFC家用CHP 大規模示範性能實測
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕NOC Data at Large Scale Demo Project
(p.74)
Source: HappyFC.NEF.or.jp
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
日本PEMFC家用CHP大規模示範之節能減碳
(p.75)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕NOC Data at Large Scale Demo Project
(p.76)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
日本家用FC之顧客增益
家用燃料電池CHP容量確定方式
Source: <<圖解FC百科>>(全華科技(實用電子)2004/11王建義-譯) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(05)質子交換膜燃料電池】 (p.77)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.78)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
家用燃料電池CHP熱水供應系統_示意圖
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)
(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.79)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(05)質子交換膜燃料電池】 (p.80)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
大阪瓦斯的「學習控制」運轉模式
家用CHP(熱電共生型)FC的運轉策略(電)
(p.81)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
家用CHP(熱電共生型)FC的運轉策略(熱)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.83)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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.82)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
日本家用FC~發展的意義
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.84)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
1kW家用RGFC@CHP售價JPY50萬(目標)
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JPY300萬@2009﹔JPY50萬@2015﹔JPY40萬@2030
資料來源﹕大和證券投資情報部根據NEDO「定點燃料電池系統Roadmap」、 瓦斯公司資料製成。 *1﹕固定式燃料電池大規模測試實驗的合計基礎 *2﹕2009年日本政府提供每台最高140萬日圓的補貼 *3﹕發電效率根據低位發熱量基準 (p.85)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
ENEOS CELLTECH的ENE‧FARM產能規劃
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕Nippon Oil Company
(p.87)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/03/) 【20100302(大和國泰證卷)燃料電池即將正式邁入普及階段(日本大和國泰)】
(p.86)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
ENE‧FARM的系統成本目標規劃
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source: New Energy Fundation
(p.88)
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日本PEMFC家用CHP系統主要製造商 (1) ☉ENEOS Celltech (Former SANYO) ‧NG/LPG 750 W
☉TOSHIBA FCP ‧NG/Kerosene 700 W
日本PEMFC家用CHP系統主要製造商 (2) ☉MATSUSHITA (Panasonic) ‧NG 1000 W
☉EBARA ‧NG/LPG 1000 W
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.89)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
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SOFC與PEMFC的比較表 操作溫度 發電效率
PEMFC ~ 80°C ‧36%
熱回收效率 (LHV) 燃料 啟動時間
‧45% ‧H2 ☉短 ‧可每天開機 ‧開機≒0.5小時
額定功率
‧1~100 kW ‧280L (09FY Model) ‧65°C(@120L)
尺寸 (1 kW Class) 熱水溫度
☉TOYOTA ‧NG 1000 W
(p.90)
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SOFC 家用CHP系統(700 W)-1,2 (1) Kyocera開發
SOFC ~ 750°C ‧45%
(2) Kyocera 、大阪瓦斯、 TOYOTA 、AISIN 精機
‧40~45% ‧H2、 CO ☉長 ‧連續運轉 ‧開機≒2小時 ‧1 kW~100 MW ‧150L ▲ (09FY Model) ‧80°C▲(@70L)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
(p.91)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
(p.92)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
SOFC 家用CHP系統(700 W)-3,4 (3) ENEOS開發
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日本PEMFC家用CHP 正式商業化量產的機種
(4) Kyocera、東京瓦斯、Rinnai、 Gastar…共同開發
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
(p.93)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.94)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
日本SOFC實證安裝進度與廠家分布情形
日本不同廠牌PEMFC家用CHP系統之規格
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
(p.95)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 NOC Data at Large Scale Demo Project
(p.96)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
ENEOS家用SOFC含CHP性能(2009 Model) 項目
定置型FC中發展最快的PAFC但COST高
規格( LPG)
額定功率 發電效率 (目標) 熱回收效率 (目標) 尺寸cm3(燃料電池單元) 尺寸cm3 (熱水筒單元) 體積(熱水筒)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
≒700 W ≒45% ≒45% ≒W56× H90 × D30 ≒151L ≒W70 × H170 × D30 ≒357L ▲ ≒70 L @75°C ▲
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】
(p.97)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
利用沼氣發電的燃料電池
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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 (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】
(p.98)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
利用廚餘或有機垃圾發電的燃料電池
(p.99)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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.100)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
製造殺菌劑的燃料電池系統
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (3)支配人類生活的燃料電池】
營業用燃料電池熱電共生系統
(p.101)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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.102)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
SOFC/GT複合發電站: 發電效率=60%
已實用化的定置型(PAFC、PEMFC、SOFC)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.103)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
(p.104)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
核電廠(需10年)≒ 1M*1kW*JPY50萬(壽命10年)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(06)定置型FC】
(p.105)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
ENE‧FARM的裝置量目標規劃
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/08/) 【 (工業材料)201007p121(張文振)日本家用定置型燃料電池產業發展現況】 Source﹕Nippon Oil Company
(p.106)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
集中策略:100~1kW@可攜、1kW~10kW家用、100kW@巴士&產業
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) ‧【燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型…公車、(瓦斯製氫)備援發電機、堆高機】 ☉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?製氫時間?) ‧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(25%) ‧FC@電廠： 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年) ☉結論: ‧困境≒UPS很難普及(量產)&練就性能(壽命) ； ‧轉戰≒離網(BPS較常用)、並網{分擔尖峰電力、分散風險、普及量產、離峰用熱) ‧PEMFC: 製氫&純化？儲存&運送@加壓700Bar純氫? 加氫站？Pt觸媒? 適合100kW? ‧RMFC/RGFC：CO移除？熱>電？適合100kW？ ‧SOFC：免用Pt！省CO移除！ 複合發電(60%電) ！1kW→10kW →100kW →1MW≒不關機 ☉建議: ‧SOFC(10W ←100W ←1kW→10kW →100kW) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/12) 【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.107)
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(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.108)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
集中策略: PEMFC (RMFC & RGFC) 、SOFC
Source: rational@enermaster.com.tw (2010/04/) 【(全華科技)200805(黃鎮江)綠色能源 (2)多樣化的燃料電池】
EMT報導推廣@工商時報FC專輯(如:第5期)
(p.109)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
FC系統商品化專業設計項目比較表 比較項目 啟動電力 HYBRID 快充電池 保護電池 FC外接UPS FC整合UPS 遠端監控Cells 控制觸媒製氫 不同純度氫源 電力指示燈 氫氣洩漏 燃料使用時間 燃料殘餘量 自動防護 自動活化 安全與認證
(EnerMaster)商品化設計(優點) 二次電池沒電時仍可啟動 僅用1kW的FC可輸出瞬間3kW HYBRID需要電池能邊用邊快充 使電池免於被充壞的切換電路 可採用穩定的UPS現成品(無需訂作) 可選擇內建UPS模組(省卻多餘成本) 無需外接PC即上網讓遠端監控 自動控制在負載即時需要的氫氣量 可同時外接異種氫源：氫氣罐供 氫、加水產氫、甲醇製氫 無需PC就可看見瞬間FC發電量 內建可偵測並警報及顯示洩漏 無限制(可邊用邊抽換/添加) 顯示並警報燃料殘餘用量不足 殘餘燃料不足則自動關機防護 免加濕架構簡單但必須活化 兼具全球性法規要求及情境安全
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/09/10)【 (工商時報)20090910(第05期)燃料電池商品化分工(專輯)】
(p.110)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
循環型社會的核心能源
(General)非商品化設計(缺點) 當電池沒電就無法啟動 採用貴一倍之3kW的FC 否則電池很快沒電可HYBRID 電池殘餘太少時容易充壞電池 FC通常無法跟UPS分離單獨使用 外接UPS技術簡單但增加成本 外掛一台專用PC才能上網傳輸 固定製氫量導致氫氣過多或不足 只能適合特定純度的氫源，否則 FC發電量無法維持滿載 無法得知FC發電還是電池供電 缺偵測、有警報無顯示、外接 若無並聯則需關機更換補充 否則不知何時該更換補充燃料 否則持續拉載將有損Stack壽命 超過兩週就難承受滿載發電 示範過後仍難接單量產銷售
Source: rational@enermaster.com.tw ［育成雙月刊 (2009/10)］【燃料電池 有環保概念(原名=燃料電池的趨勢與創新)】
(p.111)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(07)今後展望】
(p.112)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
FC運轉溫度的差異造就不同特徵
煤可作為高溫型FC的原燃料
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(04)取得H2的方法】
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.113)
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(02)FC的原理與特徵】
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
低溫SOFC(4)可降低內阻的反應抑制層
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) ‧【燃料電池大廠(Ballard)絕處大轉型…公車、(瓦斯製氫)備援發電機、堆高機】 ☉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?製氫時間?) ‧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(25%) ‧FC@電廠： 1M*1kW*JPY50萬(壽命)≒核電廠(需十年) ☉結論: ‧困境≒UPS很難普及(量產)&練就性能(壽命) ； ‧轉戰≒離網(BPS較常用)、並網{分擔尖峰電力、分散風險、普及量產、離峰用熱) ‧PEMFC: 製氫&純化？儲存&運送@加壓700Bar純氫? 加氫站？Pt觸媒? 適合100kW? ‧RMFC/RGFC：CO移除？熱>電？適合100kW？ ‧SOFC：免用Pt！省CO移除！ 複合發電(60%電) ！1kW→10kW →100kW →1MW≒不關機 ☉建議: ‧SOFC(10W ←100W ←1kW→10kW →100kW) Source: rational@enermaster.com.tw (2010/10/12) 【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
(p.114)
(p.115)
☉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
資料來源：TOTO Source: rational@enermaster.com.tw (2007/08/); (Materialsnet)VIP(2007/02/26) SOFC材料及其研發概況
(p.116)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
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Mesoscopic MesoGen-SOFC-250W
NanoDynamics- SOFC-Revolution 50H Hybrid
項目 Weight / Size
Power
Operational Condition
說明／內容 備註／其它 ‧Dry weight: 4.3 kg (9.5 lb) ‧Wet weight : 13.2 kg (29 lb) (for 5 days at full power) (120Hrs) (Rational: Fuel 9Kg≒ 250Wx120Hrs=30kWh) ‧Converter Size : 152x254x305 mm (6x10x12 inches) ‧Volume : 12 liters ‧System Specific Energy : 2280 Whr/kg (120 hour run time) ‧Fuel : Sulfur-Free JP-8 or Propane (丙烷) ‧Fuel Specific Energy : 3880 Wh/kg fuel (10.6 liters kerosene for 5 days) ‧Nominal Load Voltage : 25 V (22 to ‧Net User Power : 250 W Average 28 V Unregulated ) ‧Startup Time : <15 minutes (to ‧Nominal Delivered Current : 11 A 50% Power) ‧Altitude : 0~10,000 ft (0~3050 m) ‧Ambient Temperature Range : (derate by 3%/1000 ft above 2000 20~60 ℃ ft ) ‧Operational Orientation : ±45° from vertical
Source: Rational_You.LS/EnerMaster (2006/12/22) Source: Ratoinal@EnerMaster.com.tw (2007/07/01)
(p.117)
RationalYou (2010/10/12)【燃料電池於備援電力的市場困境與轉戰策略】@明新科大(材化系)碩專班
BMW以車用APU所開發的500W小型SOFC
Source: rational@enermaster.com.tw (2009/12/)【(世茂出版)200809(石井弘毅@FCDIC)圖解燃料電池(05)汽車用FC】
(p.119)
MesoscopicDevicesLLC(Datasheet)MesoGen-SOFC-250W(Military battery charger) 2005/
(p.118)