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3C綠色能源：甲醇燃料電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量：1705次  |  2019年08月10日  

3C綠色能源：甲醇燃料電池


一般3C產(chǎn)品用的鋰電池，其每年蓄電量增長(zhǎng)值，已追趕不上功能不斷增加的移動(dòng)裝置對(duì)電源的需求量。



而眾燃料電池中，最適合3C可攜式微小型系統(tǒng)者，就屬直接甲醇燃料電池最具發(fā)展?jié)摿?。直接甲醇燃料電池以甲醇為燃料，體積能量密度為液態(tài)氫3~4倍，屬于低溫型，操作溫度在攝氏80度，除具備能在室溫下運(yùn)作的優(yōu)點(diǎn)外，亦有體積小、重量輕…等優(yōu)點(diǎn)。另外無(wú)污染、成本低、取得容易，儲(chǔ)存與運(yùn)送都比氫氣來(lái)得安全。


另外直接甲醇燃料電池的高能量密度，理論值能量密度高達(dá)4,780Wh/L，相當(dāng)于鋰離子電池10倍，目前技術(shù)上可做到3~5倍水平。使用時(shí)間為鋰電池2倍以上；供電及待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)特性，適合應(yīng)用于手提計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)與pDA…等移動(dòng)裝置。跟鋰電池需要花數(shù)小時(shí)進(jìn)行充電特性相較，小型燃料電池可真正做到無(wú)須充電、移動(dòng)性更佳，讓消費(fèi)者可享受到更持久的電源服務(wù)。


小型燃料電池初期主要鎖定在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，以減少二氧化碳排放，包括日本、美國(guó)、歐盟…等國(guó)家，都在發(fā)展無(wú)環(huán)境污染的甲醇燃料電動(dòng)車(chē)。近年則把焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向可攜式電子產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦中，取代鋰電池應(yīng)用。


東芝和日本電氣，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出以燃料電池發(fā)電的筆記本電腦原型，索尼、日立和三星…等公司，都積極地研發(fā)微燃料電池技術(shù)。美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ABIResearch，針對(duì)小型燃料電池產(chǎn)業(yè)前景調(diào)查報(bào)告中預(yù)測(cè)，2012年全球?qū)⒂?3.5%筆記本電腦電源，使用小型燃料電池，預(yù)計(jì)2012年全球超小型燃料電池，出貨量將達(dá)到1.2億個(gè)。



Toshiba運(yùn)用甲醇燃料電池于pMp裝置上，能夠播放電影長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)


直接甲醇燃料電池


直接甲醇燃料電池(DirectMEthanolFuelCell；DMFC)的能源密度可超過(guò)1,000Wh/kg，為日后高效能可攜式產(chǎn)品延長(zhǎng)供電最佳解決方案。其系統(tǒng)組成可分成4大部分，其1為由數(shù)片F(xiàn)uelCell堆疊成Stack的燃料電池本體，其2為電能控制系統(tǒng)，包含電力轉(zhuǎn)換、能源管理控制、濕度控制、負(fù)載控制組件…等；其3為燃料供應(yīng)與水、熱管理組件…等周邊設(shè)備，主要構(gòu)成組件包括：負(fù)責(zé)甲醇燃料輸送的pump、和Fan、Blower及監(jiān)控甲醇濃度的傳感器，其4為燃料供應(yīng)系統(tǒng)，包括甲醇燃料罐及純水罐。



燃料電池也可打造成1個(gè)簡(jiǎn)易使用的電池模塊


為因應(yīng)可攜式產(chǎn)品應(yīng)用，直接甲醇燃料電池(DMFC)還可細(xì)分為主動(dòng)式直接甲醇燃料電池與被動(dòng)式直接甲醇燃料電池2種。早期開(kāi)發(fā)多集中在主動(dòng)式DMFC，但由于甲醇水溶液的循環(huán)系統(tǒng)較為復(fù)雜，體積重量不易縮減，被動(dòng)式DMFC也漸被重視。


比較2種優(yōu)/缺點(diǎn)，主動(dòng)式的燃料電池利用復(fù)雜的BOp和EMS系統(tǒng)嚴(yán)格地管理與控制，整體效能高，相對(duì)成本也就非常昂貴；至于被動(dòng)式的燃料電池系統(tǒng)，主要利用毛細(xì)原理及重力運(yùn)作，無(wú)法像主動(dòng)式模式，徹底發(fā)揮燃料電池的發(fā)電特性，因此效能較差，但價(jià)格比主動(dòng)式便宜許多。而就產(chǎn)品目前市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，用于10W以上的3C電子產(chǎn)品，多采用為主動(dòng)式DMFC；低功率產(chǎn)品則是采用被動(dòng)式DMFC架構(gòu)。


就小型燃料電池3C市場(chǎng)應(yīng)用趨勢(shì)而言，將以應(yīng)用于NB市場(chǎng)的滲透率最高，日本目前仍是3C用燃料電池的主要產(chǎn)出國(guó)家，尤其在100W以下、3C應(yīng)用的小型燃料電池技術(shù)。勝光科技、南亞電路板、新普科技、大同世界科技、臺(tái)達(dá)電…等國(guó)內(nèi)企業(yè)，也積極參與小型燃料電池研發(fā)。


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