近來最被看好的新一代能源供應技術～燃料電池

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1 近來最被看好的新一代能源供應技術～燃料電池
報告者：劉慶森

2 前言 國際節約能源、低碳環保、開發新能源等，符合環境，可生生不息、一再利用、零污染、 綠色能源的驅動與趨勢下，具有可使用效率高、 安全性高、符合環境永續潔淨新能源孕育而生，燃料電池此產業就此誕生。

3 燃料電池～原理 化學反應將化學能直接轉換為電能 氫氣、氦氣以電化學方式結合產生水、熱與電，陽極是燃料端
燃料可使用氫氣、天然氣、甲醇等含氫的化石燃料 燃料可使用氫氣、天然氣、甲醇經重組產生富含 氫氣燃料 由再生能源經轉換成氫氣燃料使用

4 燃料電池～特性 直接能量轉換裝置 高能量密度 質輕 續航力強 低污染 無噪音

5 燃料電池～種類 鹼性燃料電池(Alkaline Fuel Cell AFC) –航太
質子交換膜燃料電池 (Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC) –電動車 直接甲醇燃料電池(Clirect methanol full cell DMFC) 微型燃料電池 磷酸型燃料電池(Phosphoric Acid Fuel Cell PAFC) 醫院旅館備用電池 熔融碳酸鹽燃料電池(Molten Carbonate Fuel Cell MCFC)-電廠 固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell SOFC)- 電廠

6 燃料電池～應用 以PEMFC,DMFC, SOFC最具發展潛力 AFC:航太方面 PEMFC:電動氣機車、電動工具
DMFC：3C微型電池取代鋰離子、鎳鎘、鎳氫電池 PAFC：備用電池 MCFC：電廠用 SOFC：電廠用 以PEMFC,DMFC, SOFC最具發展潛力

7 燃料電池～應用 固定式發電(1KW-MW) 10KW應用於資訊中心 250KW-400KW應用於辦公大樓、醫院、監獄
可節省20～40％的設施運轉費用 全世界已超過2500個燃料電池發電系統在運作，做為主力或備援電力

8 住宅用電 小於10KW 理想發電裝置 備用電池UPS 用於偏遠地區，電纜難以到達之處，輔助電力
排放的廢熱可以回收用於產生熱水及暖氣，適合居家之應用 備用電池UPS

9 燃料電池～應用 交通運輸(1KW-100KW) 汽車大廠發展燃料電池車輛（Fuel cell vehicle)，例：本田、豐田→如何商業化
其他運輸工具 可攜式電源(1W-1KW) 燃料電池能量密度理論是鋰離子電池5-10倍 實際現在是3-5倍 燃料電池無須電源充電，不易老化，續航力好→3C電子產品最愛 比二次充電電池更長的供電 改變通訊技術的發展，如筆電、影音媒體播放器 直接甲醇燃料電池DMFC公認有潛力取代鋰離子電池之一，現技術未克服，只時樣品階段未商品化

10 燃料電池～應用 垃圾掩埋廠及廢水處理廠 利用產生沼氣→甲烷氣體經轉化器作用可萃取出氫氣
美國已採用，減少廢氣排放量，回收利用來產生電力工廠區用

11 優劣勢分析 優勢 能源安全性 國防安全性 可靠度高供電 燃料多樣化 代替消費石油 20％車輛使用，可節省120萬桶油 可集中、可分散
降低敵人攻擊供電系統的風險 可靠度高供電 模組化設置（串聯） 穩定性高 獨立電力網 燃料多樣化 氫氣為主 借燃料轉化器，使碳氫化合物、醇類、沼氣、水等

12 優劣勢分析 優勢 效能高 環境親和性 可彈性處置，用途廣 無廢棄物處理問題，低噪音、無火花、免充電、機動性高
碳氫燃料發電系統電能轉換率40～50％ 氫氣系統效率50％以上 發電設施與燃料渦輪機併用，效率60％以上 電池排放的廢氣加以回收利用,效率85％以上 環境親和性 燃料電池發電設備產生1000仟瓦/小時電能 排放出污染氣體少於1盎斯 可彈性處置，用途廣 集中、分散、縮放性 微型化、模組化 電力範圍1w-1000mw 無廢棄物處理問題，低噪音、無火花、免充電、機動性高

13 優劣勢分析 劣勢 造價高 啟動速度慢 碳氣無法直接利用，增加設備 氫氣儲存技術 氫燃料基礎建設不足

14 全球燃料電池產業概況 2011年比2010年增長39％ 2012年增長61％ 固定式燃料電池，2011年增長到94％，2012年成長54％
日本2015年FCEV車輛商業化 中國2011年公佈國家新能源汽車行業十年發展規劃藍圖 韓國政府要求2016年時可再生能源電力增加到350兆瓦 美國兩家公司均在一年獲得ANSI/CSA FC-1

15 國內燃料電池產業概況 2000年開始工研院:家用型燃料電池發電機
元智大學燃料電池中心；亞太燃料電池公司開發電池組-電動機車、發電機；真敏公司-發電機；恩良公司-複合材料雙極板；核能所-SOFC DMFC 2009年經濟部執行『燃料電池示範運轉與推動計畫』 產值:2010年 3.7億台幣比2009年成長8.5% 主要成長:企業用備援電力系統 2011年約4.8億台幣，成長28.3%，約有30家廠商投入

16 台灣氫能與燃料電池供應鏈

17 燃料電池與傳統備用電力

18 台灣燃料電池發展契機 能源非常缺乏，進口能源占比重為99.37％ 個別能源占總供給之比重 確保能源供應穩定，必須有分散風險的觀念和措施
以原油、石油產品占50.94％ 煤及煤產品占31.31％ 天然氣占9.17％ 核能發電占8.2％ 確保能源供應穩定，必須有分散風險的觀念和措施

19 台灣燃料電池發展方向 燃料電池機車雖非國際主流發展，台灣機車產業已有50年以上 為本土代表性產業
具備技術成熟，自製率95%，比汽車更具競爭力，全球潛在 市場大 應用於交通工具，是驅動燃料電池產業快速發展主要原因，尤其以燃料電池車輛如電動機車 未來市場成倍數成長 現在價格高要技術突破降低成本

20 台灣發展燃料電池車輛關鍵 定位、能耐、競爭優勢 台灣機車產業發展冠全球 成熟的技術（開發） 完善的通路 完整的產業結構
台灣輕型電動載具，具備深厚基礎（占全球市場比例達38.6％，為全球第一大電動代步車供應商）(電動機車、電動代步車） 台灣機車產業發展冠全球 成熟的技術（開發） 完善的通路 完整的產業結構 有1400多萬輛引擎機車市場

21 台灣發展燃料電池產業的SWOT分析

22 行銷策略 國內市場、國外市場 第一階段： 國內市場布局，進行產品風險評估 切入研發、教育市場 第二階段 向中國大陸、印度、歐美日等國發展

23 未來課題 提高產品效率 簡化設計 降低製造成本 提高耐久度 技術專利 在電機電子、控制技術人才供給穩固 在輕型電動代步車、電動機車、機車產業
在國際市場擁有品牌、市場，上、中、下游產業鏈完備，燃料電池機車市場處於初期發展，有利台灣廠商掌握燃料電池機車發展規格

24 敬請指教