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(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

OUTLINE ☉FC架構:

《燃料電池概論》(18) UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料電池) 採用PBI高溫MEA …雖Life不長/但有三大優點 ≒省CO移除、易供變載、零排放

‧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 20121101C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

(p.2)

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(1)合金氫罐

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FC系統-系統架構 & 技術分工 ☉FC架構:

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

OUTLINE

EMS (電能管理)

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

☉FC種類:

餘熱回收 餘水回收

‧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)

Integration (整合)

☉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)

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 (2012/09/)

(p.4)


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PEMFC(質子交換膜燃料電池)發電反應原理

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(Ballard.com)Stack(FCgen-1300)售價USD600

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.5)

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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(2)

Source: rational@enermaster.com.tw 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(200904)】

(p.6)

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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(3)

1.6bar(g)

Source: rational@enermaster.com.tw 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(200904)】

(p.7)

Source: rational@enermaster.com.tw 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(200904)】

(p.8)


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(Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(4)

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 【 (Ballard.com)Stack(all)ProductPortfolio(200904)】

(p.9)

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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.10)

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日本1kW家用RGFC共訂SPEC@BOP的B3(3)

(p.11)

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.12)


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日本家用故障部位別的件數與比率

家用FC的CHP(熱電共生系統)架構

(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)

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(p.13)

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.14)

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熱電共生(CHP)FC系統流程:回收H2&H2O

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 (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.15)

(p.16)


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UltracellPower-RMFC-XX25-Spec(1)

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UltracellPower-RMFC-XX25-Spec(2)

20 Min

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/07/01); (UltracellPower.com)RMFC-XX25

(p.17)

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

UC-RMFC-XX25 72 Hour (vs. BB2590)

Source: rational@enermaster.com.tw ; (UltracellPower.com)RMFC-XX25

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/07/01); (UltracellPower.com)RMFC-XX25

(p.18)

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

UC-RMFC-MS25~8500Wh (vs. LAB)

(p.19)

Source: rational@enermaster.com.tw ; (UltracellPower.com)RMFC-XX25

(p.20)


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Ultracellpower-RMFC@NB-LIB(2)

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CN1846324(Fig.6)RMFC(抗CO@HT膜)含H2回收 燃料電池系統 440

燃燒用甲醇供應管線 27 發電用甲醇供應管線 29

燃料處理器(15)

Source: rational@enermaster.com.tw ; (Ultracellpower.com)RMFC-XX25(Partnership)2006/06/08

(p.21)

(p.22)

Source: rational@enermaster.com.tw ; (Ultracell)F01=F02(CN1846324)高效微燃料電池系統和方法

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

Casio-RMFC-(micro-reactor) Schematic

燃料電池(20)

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(Casio)TW244233B(Fig.2) (4)微化學反應裝置 (33)電極 (4)微化學反應裝置 (33)電極

(21)發電燃料供給細管 (17)凹部

(23)氧氣供給細管 (34)圓孔

(24)圓孔 (30)圓孔

~CO去除部

(22)發電生成物排出細管

(26)圓孔 (31)圓孔

(32)圓孔

~燃料加熱改質部

(15)第1外裝板

(25)圓孔

(27)燃燒燃料供給細管

(16)第2外裝板

(29)氧氣供給細管

(18)凹部

(28)燃燒氣體排出細管 (12)第1基板 (13)第2基板 (14)第3基板

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

(p.23)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/11/); (Casio)F1(TW244233B)化學反應裝置及燃料電池系統

(p.24)


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(Casio)TW244233B(Fig.3) (4)微化學反應裝置 (33)電極

(42)CO去除流路

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

(Casio)TW244233B(Fig.4) (12)第1基板~(2) →(46)

(58)改質流路溝

(43b)預定位置 (56)狹縫

(35)放熱防止膜

(45)選擇氧化觸媒層 (38)耐壓隔板 CH3OH+H2O↓

(38)耐壓隔板

(38)耐壓隔板

(44)改質觸媒層

(23)氧氣供給細管

(58)改質流路溝

(41)氣化流路 (56)狹縫 (33)電極

O2↓ (59)CO去除流路溝

(56)狹縫

(36)放熱防止膜 (41)氣化流路

(15)第1外裝板

(38)耐壓隔板

(21)發電燃料供給細管

(41)氣化流路 (17)凹部

(38)耐壓隔板

(38)耐壓隔板

(43)CO去除流路 (33)電極

(12)第1基板

(15)第1外裝板 (57)氣化 流路溝

(41)氣化流路

(12)第1基板 (57)氣化 流路溝

(57)氣化流路溝 (57)氣化流路溝

(59)CO去除流路溝

(13)第2基板

(38)耐 壓隔板

(38)耐壓隔板

(33)電極

(14)第3基板 (37)間隙

(51)燃燒燃料 氣化流路溝

(38)耐壓隔板

(38)耐壓隔板

(16)第2外裝板 (27)燃燒燃料供給細管 (18)凹部 (38)耐壓隔板 CH3OH↑

(46)第1微泵

(11)薄膜加熱器

(75)燃燒燃料氣化流路 (56)狹縫

(76)燃燒流路排氣流路 (38)耐壓隔板 (51)燃燒燃料氣化流路溝 (56)狹縫 (54)燃燒觸媒層 (36)放熱防止膜 (52)燃燒流路溝

(77)排氣流路

(38)耐壓隔板 (42)CO去除流路 (59)CO去除流路溝 (43b)預定位置

(35)放熱防止膜

(p.25)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/11/); (Casio)F1(TW244233B)化學反應裝置及燃料電池系統

(43)CO去除流路 (17)凹部 (37)間隙 (35)放熱防止膜 (38)耐壓隔板 (36)放熱防止膜

(p.26)

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/11/); (Casio)F1(TW244233B)化學反應裝置及燃料電池系統

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

(Casio)TW244233B(Fig.6) (14)第3基板~ (3)→(47)

(Casio)TW244233B(Fig.5)(13)第2基板~(6) →(11) (38)耐壓隔板

(56)狹縫

(38)耐壓隔板 (38)耐壓隔板

(38)耐壓隔板

(15)第1外裝板

(56)狹縫

(38)耐壓隔板

(16)第2外裝板

(38)耐壓隔板 (38)耐壓隔板

(11)薄膜加熱器

(33)電極

(38)耐壓隔板

(75a)預 定位置

(56)狹縫

(13)第2基板

(14)第3基板 (76)燃燒流路排氣流路 (75)燃燒燃 料氣化流路

(56)狹縫

(56)狹縫

(51)燃燒燃料 氣化流路溝

(53)排氣流路溝

(33)電極 (38)耐壓隔板

(38)耐壓隔板

(56)狹縫

(56)狹縫 (77)排氣流路 (52)燃燒流路溝

(38)耐壓隔板

(38)耐壓隔板

(51)燃燒燃料氣化流路溝 (56)狹縫

(56)狹縫

(38)耐壓隔板

(37)間隙

(38)耐壓隔板 (35)放熱防止膜

(38)耐壓隔板

(36)放熱防止膜

(17)凹部

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/11/); (Casio)F1(TW244233B)化學反應裝置及燃料電池系統

(47)第2微泵 (p.27)

(37)間隙 (35)放熱防止膜 (18)凹部 (36)放熱防止膜

(38)耐壓隔板

Source: rational@enermaster.com.tw (2007/11/); (Casio)F1(TW244233B)化學反應裝置及燃料電池系統

(p.28)


(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

(Casio)RMFC(4W@DSC)BOP訂製品(多!?)

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

(Casio)RMFC(4W@DSC)System流程圖&閥件

(p.29)

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(Casio)RMFC(4W@DSC) Thermal Insulation

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

(EnerMaster)20121101C(RationalYou)《燃料電池概論》(18)【 UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料 電池)採用PBI高溫MEA…雖Life不長/但有三大優點≒省CO移除、易供變載、零排放】

(p.31)

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

(p.30)


(EnerMaster)《燃料電池概論》(18)【UltraCell微型RMFC(改質甲醇燃料電池)採用PBI高溫MEA】