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(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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OUTLINE ☉FC架構:

《燃料電池概論》(19) 氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV 方(100kWh)可駛500km …常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh

‧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 20131031B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

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

(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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(非本業)兼FC(大)廠: 關/縮 FP

Stack

EMS

改質甲醇 ,甲烷,LPG, 硼氫產氫

Stack

DC,AC

台達電子

改質系統

Stack

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

大同世界

加百裕

BOP

DC,AC

(本業)專注FC(小)廠商 Integ. 30W,1kW 1kW,2kW 20W 1kW,2kW 1kW,3kW

DC,AC

改質甲醇

2kW,5kW,, 1kW

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

(p.5)

FP

Stack

EMS

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

Integ..

3kW,5kW 3kW,5kW

Stack

2W,25W,,

(p.6)

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

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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

Stack

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.7)

Source: rational@enermaster.com.tw

串聯 20 x 2 Cells 24V, 10A = 240W

串聯 20 Cells 12V, 20A = 240W (p.8)


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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

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.9)

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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

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HYBRID(混合)電力型FCV(燃料電池車)運轉方式

(p.10)

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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氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛 500km …常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh ≒60kL

1/1000 ≒2wt.%(250Kg) 1/400 @-253℃ ≒70Kg 1/300

@250~350ATM ≒200L

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.11)

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.12)


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氫脆…不銹鋼@高壓H2高溫…(改用)碳纖維(質輕)

JHFC展示FCV試乘會&加氫站(700Bar)

△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 【 (Materialsnet)VIP(2010621)由FC2010 EXPO看日本燃料電池產業發展(吳俊達)】

(p.13)

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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.14)

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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)

TOYOTA氫FCV用碳纖維700Bar

(p.15) 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】

Source: rational@enermaster.com.tw ; (china-hydrogen.org)20131015(愛卡汽車)【真正新能源/TOYOTA正式展示氫FCV…續航650km…廠 (p.16) 商10家100加氫站…補充700大氣壓(液▲)氫】http://info.xcar.com.cn/201310/news_1283075_1.html


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H2 (火焰100秒)集中…汽油(燃燒?分鐘)蔓延!!

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

(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.17)

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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.19) (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% 】

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

(p.18)

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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.20) 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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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.21) 】 (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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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)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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.22) 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)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

日本FCV加氫站…多為Reform(重組)製氫

(p.23)

(p.24) 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)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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.25) (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】

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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

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

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低碳@Refom→FCV@2030→零碳@2035

(p.27)

28 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.28)


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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)

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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.29)

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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

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.30)

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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.31)

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) (012)在構成燃料電池的系統上﹐必須要用到數個組件


(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

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)【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

天然氣SR製氫&發電&熱(吸&放)CHP(熱&電)

(p.33)

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

BOP(熱&水平衡)≒3熱交換器、2蒸氣分離器

Source: rational@enermaster.com.tw 【(全華科技)201003(AlanG.MacDiamid)燃料電池技術(01)燃料電池簡介】

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

(p.35)

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.34)

(EnerMaster)20131031B[dale_chen@must.edu.tw]邀約(RationalYou)授課《燃料電池概論》(19) 【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km…常態1L≒1.7Wh…根據6kg≒120kWh 】

超完整FC設備(非商品) ≒水冷+加濕@陽極&陰極+回收H2@陽極

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.36)

(EnerMaster)《燃料電池概論》(十九)【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km】  

(RationalYou)20130912始,受邀於(明新科技大學)化學工程與材料科技系_大學部授課【燃料電池概論】,20131031第2堂:【氫(5kg)高壓700Bar(100L)時FCV方(100kWh)可駛500km】。影片連結:http://bit.ly/1an5qGT

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