質子交換膜燃料電池之發展 2018/9/18

4-5-1 電動汽車(乘客車) 4-5-2 燃料電池電動機車 前言 為何選用PEMFC 策略聯盟 各大車廠發展狀況 動力輸出架構設計上的差異 4-5-2 燃料電池電動機車 前言 各型機車特性與引擎效率比較 亞太燃料電池公司 PEMFC靜置型發電機之發展 2018/9/18

4-5-1 電動汽車 前言 現今社會汽車數量不斷地增加，隨之而來的癈氣污染讓我們不得不重視。 為了改善空氣污染的問題，各國都積極發展電動車。但是目前各種可充電 電池為動力的電動車都存在續航力不足、充電時間長等問題。 前言 2018/9/18

為何選用PEMFC 我們必須考慮三項重點 操作溫度 對負載改變之反應能力 比功率 排除原因 註 MCFC 操作溫度過高 啟動時間長 適合持續運轉的大型運輸工具。 如 : 火車 SOFC AFC 能夠滿足高能量密度的要求，但因無法忍受空氣中的二氧化碳而排除。 PAFC 能量密度偏低 無法快速啟動 2018/9/18

策略聯盟 名稱 成員 時間 目的 註 XCELLSIS GmbH 巴拉德自動車 戴姆勒克萊斯勒 巴拉德動力系統 1993年 燃料電池的研發、製造、生產 與引擎的銷售。 褔特於1997年加入， 並成立第三家公司 Escord 加州燃料電池伙伴 聯盟 (CaFCP） 褔特、大眾、本田 日產、豊田　等等 1999年 收集各家電動車的路測數據。 探討電動車的可行性。 燃料補給。 大量生產的可能性。 為更清潔的加拿大 加油 MethanexCorp Petrol-Canada 建立具有可行性的商業化 燃料分佈網以滿足PEMFC 電動車所需之燃料 自由車 美國能源部 褔特 通用汽車 2002年 發展燃料電池技術 建立供應燃料的基礎設施 2003年更投入12億美元。啟動 自由燃料計畫 2018/9/18

各大車廠發展狀況 戴姆勒克萊斯勒(Daimler-Chrysler) 本田(Honda) 豊田(Toyota) 2018/9/18

戴姆勒克萊斯勒(Daimler-Chrysler) 車型 時間 使用燃料 燃料供應 電池功率 註 NECAR1 1994 壓縮氫氣 直接 50kW 最高時速100公里續航力130公里首度証明PEMFC可驅動客車 NECAR2 1996 改進燃料電池系統所佔的空間、重量 NECAR3 1997 甲醇 重組 第一部甲醇重整製氫燃料電池電動車最高時速110公里續航力250公里 NECAR4 1999 液氫 55kW 目前續航力最遠的零污染電動車續航力450公里最高時速145公里 NECAR5 2000 75kW 比第3代體積減半重量減少300kg 2018/9/18

戴姆克萊斯勒 Necar5 2018/9/18

戴姆勒克萊斯勒之原型車 2018/9/18

NECAR 4 效率圖 最後37.7%用於車輛的推進，此效率遠高於同類型的 汽油引擎 16~18% 柴油引擎 22~24% 汽油引擎 16~18% 柴油引擎 22~24% 2018/9/18

本田幾乎是最後加入燃料電池電動車開發的廠商 本田(Honda) 本田幾乎是最後加入燃料電池電動車開發的廠商 車型 時間 使用燃料 燃料供應 電池功率 註 FCX-V1 1999 壓縮氫氣 直接 60kW FCX-V2 甲醇 自此開始加速燃料電池電動車的開發 FCX-V3 2000 62kW 開始在CaFCP計畫中測試 最高時速130公里 續航力180公里 儲氫罐壓力25MPa 儲氫罐容量100L FCX-V4 2001 78kW 行駛性能更加完善 最高時速140公里 續航力315公里 儲氫罐壓力35MPa 儲氫罐容量130L 2018/9/18

本田 FCX-V4 2018/9/18

豊田 (Toyota) 豊田自1992年開始投入燃料電池技術開發 FCHV-4 利用燃料電池堆來驅動電動馬達。 搭載著一顆鎳氫副電池 FCHV-5 最大特色在於CHF重整製氫器。 CHF本身所合的硫化物較低，而且可從石油、天然氣、煤炭中提煉製造。 目前CHF重整製氫器安裝在汽車底板下，豊田計畫進一步將其縮小到1/3左右，以便安裝到引擎室中。 車型 時間 使用燃料 燃料供應 電池功率 註 FCHV-4 1999 壓縮氫氣 直接 90kW 氫氣瓶壓力25MPa 續航力250公里(目前最長） 參加CaFCP共同測試 FCHV-5 2000 CHF 重整 使用潔淨碳氫化合物燃料(CHF) 2018/9/18

豊田 FCHV-4 2018/9/18

FCHV-4 系統示意圖 2018/9/18

動力輸出架構設計上的差異 經過實際路測後証明: 加裝蓄電器者，在停止後啟動、瞬間加速性、安全平穩程度都較佳。 地區 代表車廠 方式 註 歐美 戴姆勒克萊斯勒 NECAR系列 FC全電力輸出 怠速啟動、高速巡航，都是由FC產生 電流直接驅動電機系統的動力輸出 日本 本田FCX-V4 豊田FCHV-4 除了FC之外還搭 載大容量蓄電器 將煞車減速與怠速時的能量儲存起來 作為加速時之輔助電力 經過實際路測後証明: 　　加裝蓄電器者，在停止後啟動、瞬間加速性、安全平穩程度都較佳。 2018/9/18

加裝蓄電池之PEMFC示意圖 2018/9/18

機車屬於機動性強的個人用交通工具，適合地窄人稠的地區使用。 台灣機車使用密度高居全球首位，而機車產業也相當發達且完整。 4-5-2 燃料電池電動機車 前言 機車屬於機動性強的個人用交通工具，適合地窄人稠的地區使用。 台灣機車使用密度高居全球首位，而機車產業也相當發達且完整。 由於傳統電池為動力的電動機車，充電時間長、續航力低、 電池壽命短等等的缺點，因而無法讓眾多消費者接受。 2018/9/18

各種型態之機車特性之比較 2018/9/18

各種不同引擎之能源使用效率比較 2018/9/18

亞太燃料電池公司(APFCT) 車型 時間 註 ZES I 1998 ZES II 2000 ZES III 2002 FC體積6.5公升，最大發電量5.5 Kw 最高時速約 55 公里，續航力約 120公里 燃料補充時間約2分鐘 2018/9/18

ZES II 動力系統示意圖 2018/9/18

PEMFC置型發電機之發展 發電容量 用途 FC廠商 燃料 數十 ~ 數百瓦 可移動電力、住宅用電力 備用電力、可攜式電力 通訊設備之高品質電力 數百 ~ 數千瓦 Avista Labs Ballard Plug Power Hydrogenics 氫氣 數千 ~ 數十萬瓦 分散型電站 天然氣 2018/9/18

行政院環保署 http://www.epa.gov.tw/ 參考文獻 行政院環保署 http://www.epa.gov.tw/ 燃料電池　黃鎮江　編著 2018/9/18

感謝您的觀賞 2018/9/18