3C绿色能源:甲醇燃料电池

2019-08-10      1715 次浏览

3C绿色能源:甲醇燃料电池


一般3C产品用的锂电池,其每年蓄电量增长值,已追赶不上功能不断增加的移动装置对电源的需求量。



而众燃料电池中,最适合3C可携式微小型系统者,就属直接甲醇燃料电池最具发展潜力。直接甲醇燃料电池以甲醇为燃料,体积能量密度为液态氢3~4倍,属于低温型,操作温度在摄氏80度,除具备能在室温下运作的优点外,亦有体积小、重量轻…等优点。另外无污染、成本低、取得容易,储存与运送都比氢气来得安全。


另外直接甲醇燃料电池的高能量密度,理论值能量密度高达4,780Wh/L,相当于锂离子电池10倍,目前技术上可做到3~5倍水平。使用时间为锂电池2倍以上;供电及待机时间长特性,适合应用于手提计算机、移动电话、数码相机与pDA…等移动装置。跟锂电池需要花数小时进行充电特性相较,小型燃料电池可真正做到无须充电、移动性更佳,让消费者可享受到更持久的电源服务。


小型燃料电池初期主要锁定在汽车产业应用,以减少二氧化碳排放,包括日本、美国、欧盟…等国家,都在发展无环境污染的甲醇燃料电动车。近年则把焦点转向可携式电子产品如手机、笔记本电脑中,取代锂电池应用。


东芝和日本电气,已经开发出以燃料电池发电的笔记本电脑原型,索尼、日立和三星…等公司,都积极地研发微燃料电池技术。美国市场研究机构ABIResearch,针对小型燃料电池产业前景调查报告中预测,2012年全球将有13.5%笔记本电脑电源,使用小型燃料电池,预计2012年全球超小型燃料电池,出货量将达到1.2亿个。



Toshiba运用甲醇燃料电池于pMp装置上,能够播放电影长达10小时


直接甲醇燃料电池


直接甲醇燃料电池(DirectMEthanolFuelCell;DMFC)的能源密度可超过1,000Wh/kg,为日后高效能可携式产品延长供电最佳解决方案。其系统组成可分成4大部分,其1为由数片FuelCell堆叠成Stack的燃料电池本体,其2为电能控制系统,包含电力转换、能源管理控制、湿度控制、负载控制组件…等;其3为燃料供应与水、热管理组件…等周边设备,主要构成组件包括:负责甲醇燃料输送的pump、和Fan、Blower及监控甲醇浓度的传感器,其4为燃料供应系统,包括甲醇燃料罐及纯水罐。



燃料电池也可打造成1个简易使用的电池模块


为因应可携式产品应用,直接甲醇燃料电池(DMFC)还可细分为主动式直接甲醇燃料电池与被动式直接甲醇燃料电池2种。早期开发多集中在主动式DMFC,但由于甲醇水溶液的循环系统较为复杂,体积重量不易缩减,被动式DMFC也渐被重视。


比较2种优/缺点,主动式的燃料电池利用复杂的BOp和EMS系统严格地管理与控制,整体效能高,相对成本也就非常昂贵;至于被动式的燃料电池系统,主要利用毛细原理及重力运作,无法像主动式模式,彻底发挥燃料电池的发电特性,因此效能较差,但价格比主动式便宜许多。而就产品目前市场应用来看,用于10W以上的3C电子产品,多采用为主动式DMFC;低功率产品则是采用被动式DMFC架构。


就小型燃料电池3C市场应用趋势而言,将以应用于NB市场的渗透率最高,日本目前仍是3C用燃料电池的主要产出国家,尤其在100W以下、3C应用的小型燃料电池技术。胜光科技、南亚电路板、新普科技、大同世界科技、台达电…等国内企业,也积极参与小型燃料电池研发。


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