1、2022/8/101質子交換膜燃料電池之發展質子交換膜燃料電池之發展2022/8/1024-5-1 4-5-1 電動汽車電動汽車(乘客車乘客車)u前言前言u為何選用為何選用PEMFCPEMFCu策略聯盟策略聯盟u各大車廠發展狀況各大車廠發展狀況u動力輸出架構設計上的差異動力輸出架構設計上的差異4-5-2 4-5-2 燃料電池電動機車燃料電池電動機車u前言前言u各型機車特性與引擎效率比較各型機車特性與引擎效率比較u亞太燃料電池公司亞太燃料電池公司uPEMFCPEMFC靜置型發電機之發展靜置型發電機之發展2022/8/1034-5-1 4-5-1 電動汽車電動汽車現今社會汽車數量不斷地增加，隨之而
2、來的癈氣污染讓我們不得不重視。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。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。前言前言2022/8/104為何選用為何選用PEMFCPEMFC排除原因排除原因 註註 MCFC MCFC 操作溫度過高操作溫度過高啟動時間長啟動時間長 適合持續運轉的大型運輸工具。適合持續運轉的大型運輸工具。如如 :火車火車 SOFC SOFC 操作溫度過高操作溫度過
3、高啟動時間長啟動時間長 適合持續運轉的大型運輸工具。適合持續運轉的大型運輸工具。如如 :火車火車 AFC AFC 能夠滿足高能量密度的要求，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但因無法忍受空氣中的二氧化碳而排除。碳而排除。PAFC PAFC 能量密度偏低能量密度偏低無法快速啟動無法快速啟動 u操作溫度操作溫度 u 對負載改變之反應能力對負載改變之反應能力u 比功率比功率我們必須考慮三項重點我們必須考慮三項重點2022/8/105策略聯盟策略聯盟 名稱名稱 成員成員 時間時間 目的目的 註註 XCELLSIS GmbHXCELLSIS GmbH巴拉德自動車巴拉德自動車 戴姆勒克萊
4、斯勒戴姆勒克萊斯勒巴拉德動力系統巴拉德動力系統 19931993年年 燃料電池的研發、製造、生產燃料電池的研發、製造、生產與引擎的銷售。與引擎的銷售。褔特於褔特於19971997年加入，年加入，並成立第三家公司並成立第三家公司EscordEscord加州燃料電池伙伴加州燃料電池伙伴聯盟聯盟(CaFCP(CaFCP）戴姆勒克萊斯勒戴姆勒克萊斯勒褔特、大眾、本田褔特、大眾、本田日產、豊田等等日產、豊田等等 19991999年年 收集各家電動車的路測數據。收集各家電動車的路測數據。探討電動車的可行性。探討電動車的可行性。燃料補給。燃料補給。大量生產的可能性。大量生產的可能性。為更清潔的加拿大為更清潔
5、的加拿大加油加油 巴拉德動力系統巴拉德動力系統MethanexCorpMethanexCorpPetrol-Canada Petrol-Canada 建立具有可行性的商業化建立具有可行性的商業化燃料分佈網以滿足燃料分佈網以滿足PEMFCPEMFC電動車所需之燃料電動車所需之燃料 自由車自由車 美國能源部美國能源部褔特褔特通用汽車通用汽車戴姆勒克萊斯勒戴姆勒克萊斯勒 20022002年年 發展燃料電池技術發展燃料電池技術建立供應燃料的基礎設施建立供應燃料的基礎設施20032003年更投入年更投入1212億億美元。啟動美元。啟動 自由燃料計畫自由燃料計畫 2022/8/106各大車廠發展狀況各大車
6、廠發展狀況u戴姆勒克萊斯勒戴姆勒克萊斯勒(Daimler-Chrysler)(Daimler-Chrysler)u本田本田(Honda)(Honda)u豊田豊田(Toyota)(Toyota)2022/8/107戴姆勒克萊斯勒戴姆勒克萊斯勒(Daimler-Chrysler)(Daimler-Chrysler)車型車型 時間時間 使用燃料使用燃料 燃料供應燃料供應 電池功率電池功率 註註 NECAR1 NECAR1 19941994壓縮氫氣壓縮氫氣 直接直接 50kW 50kW 最高時速最高時速100100公里續航力公里續航力130130公里首度証明公里首度証明PEMFCPEMFC可驅動客車可
7、驅動客車 NECAR2NECAR219961996壓縮氫氣壓縮氫氣 直接直接 50kW 50kW 改進燃料電池系統所佔的空間、重量改進燃料電池系統所佔的空間、重量 NECAR3NECAR319971997 甲醇甲醇 重組重組 50kW 50kW 第一部甲醇重整製氫燃料電池電動車最高第一部甲醇重整製氫燃料電池電動車最高時速時速110110公里續航力公里續航力250250公里公里 NECAR4NECAR419991999 液氫液氫 直接直接 55kW 55kW 目前續航力最遠的零污染電動車續航力目前續航力最遠的零污染電動車續航力450450公里最高時速公里最高時速145145公里公里 NECAR5
8、NECAR520002000 甲醇甲醇 重組重組 75kW 75kW 比第比第3 3代體積減半重量減少代體積減半重量減少300kg 300kg 2022/8/108戴姆克萊斯勒戴姆克萊斯勒 Necar5Necar52022/8/109戴姆勒克萊斯勒之原型車戴姆勒克萊斯勒之原型車2022/8/1010NECAR 4 NECAR 4 效率圖效率圖最後最後37.7%37.7%用於車輛的推進，此效率遠高於同類型的用於車輛的推進，此效率遠高於同類型的汽油引擎汽油引擎 1618%1618%柴油引擎柴油引擎 2224%2224%2022/8/1011本田本田(Honda)(Honda)本田幾乎是最後加入燃料
9、電池電動車開發的廠商本田幾乎是最後加入燃料電池電動車開發的廠商 車型車型 時間時間 使用燃料使用燃料 燃料供應燃料供應 電池功率電池功率 註註 FCX-V1FCX-V119991999壓縮氫氣壓縮氫氣 直接直接 60kW 60kW FCX-V2FCX-V219991999 甲醇甲醇 直接直接 60kW 60kW 自此開始加速燃料電池電動車的開發自此開始加速燃料電池電動車的開發 FCX-V3FCX-V320002000壓縮氫氣壓縮氫氣 直接直接 62kW 62kW 開始在開始在CaFCPCaFCP計畫中測試計畫中測試最高時速最高時速130130公里公里續航力續航力180180公里公里儲氫罐壓力儲
10、氫罐壓力25MPa25MPa儲氫罐容量儲氫罐容量100L 100L FCX-V4FCX-V420012001壓縮氫氣壓縮氫氣 直接直接 78kW 78kW 行駛性能更加完善行駛性能更加完善最高時速最高時速140140公里公里續航力續航力315315公里公里儲氫罐壓力儲氫罐壓力35MPa35MPa儲氫罐容量儲氫罐容量130L 130L 2022/8/1012本田本田 FCX-V4FCX-V42022/8/1013豊田豊田 (Toyota)(Toyota)車型車型 時間時間 使用燃料使用燃料 燃料供應燃料供應 電池功率電池功率 註註 FCHV-4FCHV-4 1999 1999壓縮氫氣壓縮氫氣 直
11、接直接 90kW 90kW 氫氣瓶壓力氫氣瓶壓力25MPa25MPa續航力續航力250250公里公里(目前最長）目前最長）參加參加CaFCPCaFCP共同測試共同測試 FCHV-5FCHV-5 2000 2000 CHF CHF 重整重整 90kW 90kW 使用潔淨碳氫化合物燃料使用潔淨碳氫化合物燃料(CHF)(CHF)豊田自豊田自19921992年開始投入燃料電池技術開發年開始投入燃料電池技術開發FCHV-4 FCHV-4 利用燃料電池堆來驅動電動馬達。利用燃料電池堆來驅動電動馬達。搭載著一顆鎳氫副電池搭載著一顆鎳氫副電池FCHV-5 FCHV-5 最大特色在於最大特色在於CHFCHF重整
12、製氫器。重整製氫器。CHFCHF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。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。目前目前CHFCHF重整製氫器安裝在汽車底板下，豊田計畫進一步將其縮小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到1/31/3左右，以便安裝到引擎室中。左右，以便安裝到引擎室中。2022/8/1014豊田豊田 FCHV-4FCHV-42022/8/1015FCHV-4 FCHV-4 系統示意圖系統示意圖2022/8/1016動力輸出架構設計上的差異動力輸出架構設計上的差異地區地區 代表車廠代表車廠 方式方式 註註 歐美歐美 戴姆勒克萊
13、斯勒戴姆勒克萊斯勒NECARNECAR系列系列 FCFC全電力輸出全電力輸出 怠速啟動、高速巡航，都是由怠速啟動、高速巡航，都是由FCFC產生產生電流直接驅動電機系統的動力輸出電流直接驅動電機系統的動力輸出 日本日本 本田本田FCX-V4FCX-V4豊田豊田FCHV-4FCHV-4 除了除了FCFC之外還搭之外還搭載大容量蓄電器載大容量蓄電器 將煞車減速與怠速時的能量儲存起來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作為加速時之輔助電力 經過實際路測後証明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。加裝蓄電器者，在停止後啟動、瞬間加速性、安全平穩程
14、度都較佳。2022/8/1017加裝蓄電池之PEMFC示意圖2022/8/10184-5-2 4-5-2 燃料電池電動機車燃料電池電動機車 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。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。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、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。電池壽命短等等的缺點，因而無法讓眾多消費者接受。前言前言2022/8/101
15、9各種型態之機車特性之比較各種型態之機車特性之比較2022/8/1020各種不同引擎之能源使用效率比較各種不同引擎之能源使用效率比較2022/8/1021亞太燃料電池公司亞太燃料電池公司(APFCT)(APFCT)車型車型 時間時間 註註 ZES IZES I 19981998 ZES IIZES II 20002000 ZES IIIZES III 20022002 FCFC體積體積6.56.5公升，最大發電量公升，最大發電量5.5 Kw5.5 Kw最高時速約最高時速約 55 55 公里，續航力約公里，續航力約 120120公里公里燃料補充時間約燃料補充時間約2 2分鐘分鐘 2022/8/1
16、022ZES II ZES II 動力系統示意圖動力系統示意圖2022/8/1023PEMFCPEMFC置型發電機之發展置型發電機之發展發電容量發電容量 用途用途 FCFC廠商廠商 燃料燃料 數十數十 數百瓦數百瓦 可移動電力、住宅用電力可移動電力、住宅用電力備用電力、可攜式電力備用電力、可攜式電力通訊設備之高品質電力通訊設備之高品質電力 數百數百 數千瓦數千瓦 可移動電力、住宅用電力可移動電力、住宅用電力備用電力、可攜式電力備用電力、可攜式電力通訊設備之高品質電力通訊設備之高品質電力 AvistaAvista Labs LabsBallardBallardPlug PowerPlug PowerHydrogenicsHydrogenics 氫氣氫氣 數千數千 數十萬瓦數十萬瓦 可移動電力、住宅用電力可移動電力、住宅用電力備用電力、可攜式電力備用電力、可攜式電力通訊設備之高品質電力通訊設備之高品質電力分散型電站分散型電站 Plug PowerPlug Power 天然氣天然氣 2022/8/1024參考文獻參考文獻行政院環保署 http:/www.epa.gov.twhttp:/www.epa.gov.tw/燃料電池黃鎮江編著黃鎮江編著2022/8/1025感謝您的觀賞
