【記者張承運/新竹報導】
日本家用FC的推動單位針對運轉性能、信賴性(reliability﹐以下統稱為可靠度)的提昇以及成本的降低方面等的技術課題,廣泛蒐集各製造商所回饋的技術資訊。以商品化為目標所須克服的技術課題,大致分為四種,並以兩個階段目標來實現。
(1) 關於性能的提昇
針對性能方面,主要在於如何逐次提升下列各項的比率,以盡可能達到所訂的目標,計有:機器發電效率、電力利用效率、熱回收效率、熱利用效率…等。這些都會影響到一次能源(天然氣、煤油等)的削減量(率)、CO2的削減量(率)等,這都是與提升環保、節能的效率有關的事項。這個項目需要大量的數據回饋與分析,並在更新設計時加以改善。
另外,大阪氣體公司開發了所謂的「學習制御」(即learning control﹐學習控制)的控制技術,將預計電力負載、實際電力負載與實際熱水貯存量等參數輸入比較,並視實際環境或季節狀況機動調整熱與電力的輸出量,這樣也可以達到有效節能的效果。
(2) 關於可靠度的提昇
就可靠度而言,主要在於如何降低家用FC系統的故障比率,以盡可能達到所訂的目標。就可能發生的故障方面,NEF為家用FC定義了以下八個故障部位的分類,計有:
- 電池堆(cell stack)
- 燃料處理裝置(即脫硫器、改質器等)
- 空氣供給裝置
- 水供給裝置
- 熱回收裝置(即熱交換器)
- 逆變器(inverter)
- 控制裝置
- 其他裝置
(3) 關於耐久性的提高
針對耐久性方面,主要在於如何延續前述八個部位元件的壽命,以盡可能達到所訂的目標。這需要夠長的時間來累積實測的資料,當然,有一部分的項目可藉由實驗室的加速測試來達到相同的目的。然後設計者再根據實測的資料,針對該元件的物理或化學特性來加以改良。
(4) 關於成本的降低
就成本降低而言,主要在於如何將系統做整併簡化的設計,並使用不會影響原有功能而較便宜的材料來製作,並盡可能達到所訂的目標。另外,組裝、測試、大量生產標準化流程的制定與自動化生產系統的建置,以及,施工與安裝步驟的簡化,都有助於降低成本。另外,完善的售後服務等維修體系的建置,對降低成本也有幫助。
三洋電機已開發出以天然氣為原燃料的1000W級PEMFC不僅可供應電力,也可供給廚房及浴室用熱水,平均每年每家庭可節省4〜5萬日元左右的電熱費(十年可省50萬日元)。此外,松下電器產業及松下電工等也正在開發相同的家庭用系統。這些公司都是於2004年投入市場,並將消費者在意的產品價格控制在50萬日元(相當於十年可省下的電熱費)以下。
(5) 燃料電池發展依循3方向【燃料電池示範應有商品規格】
在首次出刊的「燃料電池商品化分工專輯」中已提出了現階段燃料電池發展的三個主要方向有,即:
(1)商品化專業分工;
(2)現場產氫(不必充填/無需運送/關機就停產/不會殘留)發電;
(3)先應用在未被滿足且價值頗高之利基市場。
本次專輯再次以英國VollerEnergy的FC產品為例,說明如何實現此三項概念。
由於VollerEnergy不到100W的發電機採用不方便的「純氫(燃料)」,因而銷售量有限導致遲遲無法量產而價格太貴(台幣三十萬EnerMaster可做1000W)。於是迅速轉往燃料同樣是可攜式的LPG(液態瓦斯)現場產氫,但淨輸出高達800W的RGFC (Reformed Gas Fuel Cells;改質瓦斯燃料電池) 同時可供熱水(60℃)的Emerald(如圖、表所示),其應用則延伸到居住休憩需要電與暖氣(1000W)的休閒房車/遊艇、住宅/工地等利基性市場﹐與日本家用燃料電池(熱電共生效率高達80%)功能不分軒輊。
EnerMaster游李興總經理認為,燃料電池示範時還必須具備像VollerEnergy一樣可由PC接RS232進行近端顯示運轉狀態,還可外接MODEM(撥接數據機)做遠端監控,以提早察覺異狀進行維護。
◆表:英國VollerEnergy可攜式LPG熱電共生燃料電池Emerald燃料電池系統規格
大項目 | 子項目 | 規格 |
外形尺寸 | 高80寬59深54cm公分 | |
重量/體積 | 140Kg/255L(含:儲熱水箱) | |
使用氣體 | 液態瓦斯桶9kg可25﹐000Wh | |
發電輸出功率 | 額定800W(效率約35%) | |
發電功率 | DC12V或24V 800W | |
排熱回收熱量 | 1000W(效率約45%) | |
排熱回收溫度 | 達60℃ | |
操作溫度 | 5〜40℃ | |
自動啟動低溫 | 2℃ | |
NOx排放 | 低於25ppm | |
SOx排放 | 零 | |
CO排放 | 低於20ppm | |
噪音 | 低於50dB | |
設計認證 | TÜV、GL、CE(LVD、EMC、GAD、MD) | |
應用利基 | 休旅房車/遊艇(停駛休憩) 住宅/工地(停工休憩) | |
網路監控及操控 | 遠端可接撥接上網 近端可接電腦顯示 | |
EnerMaster 優於 Voller 的產品技術 |
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原廠技轉 | 網站窗口 | info@voller.com |
原廠代理 | 預購窗口 | sales@energystore.com.tw |
合作示範 | 諮詢窗口 | sales@enermaster.com.tw |
◆圖:英國VollerEnergy可攜式LPG熱電共生燃料電池Emerald燃料電池系統產品外型
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