3200 Stational) 20% 40 Residential Transportation Portable Power Landfll Wastewater Treatment 21 21 IQPC Introduction to the Fuel Cells 2001 Conference 3200 3C 21
1. 200430ppm 2005 50ppm 35 91 2 4 2. 40 1950 40 1999 253 159 40 40 2015 2000 12 3. 21 2050 90 90 1996 1 2 26 13 40 60 2000 12 22
2002/5 1839 William Grove Reformer H2 Fuel e- Anode Catelyst Œfi GFUEL CELL 2000 e- e- e- Electric Circuit e- e- H + H + H + Poiyner H + $Electrolyie Mernbrane Polymar Electrolyte Membrane o2 H + H2O Exhaust o2 o2 Cathode Catalyst o2 from air 23
Fuel Cell Program Future s/kw, Installed 4,000 3,000 2,000 1,000 0 Cost Reduction PAFC MCFC& SOFC Hybirds 21st century 19982003 2010 2015 Electric Efficiency% 90 80 70 60 50 40 300 Cost Reduction PAFC Hybirds MCFC& SOFC 19982003 2010 2015 21st century Calendar Year Calendar Year 1 25 40 40 60 24 31 10.5 15 24
2002/5 CO2 1KWCO2 200KW 9 62DBA 25
500Wh/kg 200 Wh/kg Li-ion110 125 Wh/kg Ni-MH60 80Wh/kg Ni-Cd40 50Wh/kg Ni-Cd Ni-MH 8 3 2 Alkaline Fuel Cell, AFC 40 AFC 1960 26
2002/5 CO2 Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC PEMFC Du Pont Nafion 1980 Los Alamos PEMFC PEMFC 40 60 250KW Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC PAFC 1960 40 1970 1980 27
1983 1985 4500KW 11000KW 1991 PAFC 5000KW 11000KW Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC 54 2MW MCFC 1997MCFC Solid Oxide Fuel Cell, SOFC (O-2) (e-) 1 SOFC SOFC 55 Direct Methanol Fuel Cell, DMFC DMFC PEMFC Reformer CO 1 20 AFC PAFC MCFC SOFC PEMFC 3C DMFC PAFC SOFC SOFC FSZ 28
2002/5 29
決 故尚無可期的時日被定為目標 壽命 即是保證能源轉換效率最理想材料 本來燃料電池發電最理想的型式即為 物質的象徵 由於SOFC材料的製成 皆為 固態氧化物燃料電池 陶瓷材料的耐高溫 陶瓷材料製造科技 一如陶瓷引擎動力產 本質在熱力學上的安定 最被看好的材料 生裝置的材料一樣 受限於陶瓷製作過程 束縛及碎性的本質 故技術開發的 把握度成為重要突破點 其中PEMFC及DMFC有產業 剛開始起步 用途多樣化 1W 250W 市場廣大 技術門檻尚 高 各家廠商尚未形成寡佔局面 環境相容性高 安全 起動快 低 溫 最適合台灣產業在目前切入 發展 其他型態適合引進國外燃料 電池機組來推廣試驗 全世界PEMFC技術領先者為 加拿大的巴拉德 Ballard 公司 同時發展現場型 運輸動力型與攜 帶型機組 Ballard已和德國的朋馳 Benz 美國的福特 Ford 結成 連盟 共同發展甲醇的燃料電池電 動車 50kW 同時在芝加哥與 溫哥華試驗使用氫氣的燃料電池電 動巴士 250kW 根據Ballard的 評估 巴士可能先行於2000年以後 商業化 而轎車將於2004年以後商 業化 這令全球第一大的通用汽車 非常緊張 而全球第二大的豐田 TO Y O TA 汽 車 也 有 相 當 危 機 感 兩者也結為同盟 30 台灣綜合展望
Chrysler 21 25kW Benz IFC MTI Energy Partners H Power Analytic Power Allied Signal IHI DeNora GM Chrysler BMW Volkswagen Volvo Rover Opel Renault 2001 Chrysler 2005 PEM Benz 1994 Benz 1996 6 1997 Benz 2005 10 PEM Toyota 1997 91 1 9 15 2002/5 31 21
汽車生產企業與政府合作 聯邦能源部長 年燃料電池的進展 已經將生產成本從內 亞伯拉罕 Spencer Abraham 計畫與美 燃機的1000倍降至10倍 國三大汽車製造商通用 福特及戴姆勒克 萊斯勒合作開發一項命名為 Freedom 1kW 日本的Matsushida 松下公司 CAR 自由車 的新計畫 新計畫以完 已向該公司購入電力組 並嘗試發展可攜 全取代內燃機為政府贊助的主要研發方 式電子產品的電力供應運用 向 改以氫氧化學作用產生動力的燃料電 池車為未來努力重心 32 Ballard也發展攜帶型燃料電池電力組 除車用電池組的發展 Ballard與美國 GPU結盟 正在試驗250kW的現場型機 美國汽車研究中心總裁柯爾表示 它 組 但若考慮汽電共生的應用 則PEMFC 相信燃料電池車可在五年內限量生產 大 似乎不易和PAFC競爭 此外 美國MTI與 量生產也將在十年內實現 柯爾說過去五 DTE Energy公司合組Plug Power將進行家 台灣綜合展望
2002/5 10kW Forschungszentrum Julich H Power 65 Sofinov STA H Power IFC H Power 250W PAFC PEMFC 2005 20 1981 1986 110 MITI 1992 33
2000 2000 DMFC Los Alamos National Lab. 1 in2 0.1 in DMFC 2003 Energy Related Devices, Inc. Manhattan Scientifics Inc. DMFC PDA2.5cm 500g 8W 40 0.5cm 3000 2010 10 91 1 21 1960 70 AFC 1,000 1980 AFC MCPC SOFC PEMFC DMFC 1990PEMFC SOFC MCFC PEMFC 2000 30KW PEMFC 77 PEMFC87 PEMFC 88 34
PEMFC 89 88 PEMFC 90 3C DMFC 3C 1. PEMFC DMFC 2. PAFC MCFC SOFC 3. PEMFC 4. 3C PEMFC 1 10kW 5. 6. 21 22 2002/5 35