燃料电池前路如何?专家为你把脉走向!

来源:中国电池网      2007/5/15   浏览3709次   

台湾地区工研院IEK针对直接甲醇燃料电池(DirectMethanolFuelCell,DMFC)市场概况发表研究报告指出,虽然直接甲醇燃料电池具有很高的能量密度,未来应用潜力颇受看好,但现阶段仍无法取代锂电池在4C产品的应用,主要在于其昂贵价格难以与目前广泛应用的二次电池匹敌。

IEK产业分析师尤如瑾表示,半导体产业界的摩尔定律(Moore’sLaw)说每1.5~2年半导体效能会增加1倍,而近年电池技术每年仅提升约9%,预期手机等可携式电子产品之电力消耗将大幅跃进,而锂离子电池性能之同步突破有其理论限制,使得电子产品的能源供需之间将产生很大落差;而直接甲醇燃料电池之能源密度可超过1,000Wh/kg,为日后高效能可携式电源带来解决方案。

现阶段可携式燃料电池系以DMFC技术为主,应用于4C产品以日、韩电子业者最为活跃,而美国可携式燃料电池厂商则多以军事用途为初期应用市场。尤如瑾指出,DMFC系统可分成四大部份,其一为燃料电池本体(由数片FuelCell堆栈成Stack),其二为外围设备(主要构成组件为:负责甲醇燃料输送之Pump,和控制氧气、CO2、热气进出之Fan、Blower,及监控甲醇浓度之传感器…等燃料供应与水、热管理组件)。

其三为电能控制系统(包含电力转换、能源管理控制、湿度控制、负载控制组件等),其四为燃料供应系统(主要构成组件为甲醇燃料罐及纯水罐)。

目前DMFC系统成本中,Stack本体约占7~80%,其中最关键之零件为MEA(包括气体扩散层GDL、Membrane、Electrodes),费用即占约Stack成本1/2,而MEA成本中约有七成是来自于电极层的贵金属触媒材料。尤如瑾表示,由于直接甲醇燃料电池系统之运作牵涉许多材料及外围零组件,上中下游相关产业自燃料供应至系统应用,涵盖范围相当广泛。

尤如瑾并指出,在4C用DMFC产品尚未商品化之前,电池堆或电池组(Stack)之上游材料及关键组件为市场先驱,因为其对直接甲醇燃料电池之燃料效率及能量密度有很大的影响,因此在整个燃料电池产业占有举足轻重地位,为目前产业主要获利来源。

以功能犹如燃料电池系统CPU之MEA而言,其产品毛利可高于50%,因此吸引许多欧美日专业材料厂商投入此一领域;但由于下游应用市场规模尚小,近年厂商间之购并活动亦时有所闻。由于市场进入障碍相对较高,现阶段燃料电池上游关键材料及组件掌握在少数国际大厂如JohnsonMatthy、Dupont、Toray等手中,因此属于寡占市场结构。而若单就Nafionembrane市场而言,Dupont则享有高额的独占利润。

尤如瑾表示,虽然目前燃料电池产业上游供应链呈现寡占局面,但厂商间并非以价格竞争为手段,而是透过创新研发使自家产品技术提升,以符合不断变化的可携式消费性电子产品需求。

虽然直接甲醇燃料电池具有很高的能量密度,但现阶段仍无法取代锂电池在4C产品的应用,主要原因除燃料电池之购置成本昂贵、消费者不易放弃几乎可免费充电之二次电池而花钱去购买燃料补充盒等不利因素外,燃料电池无法立即增加Feed-in燃料量以对应尖峰负载的电力需求变化,也是个问题。

此外在低温(0℃以下)环境下燃料电池无法起动时,必须藉助电池作为主电源。因此,4C燃料电池初导入商品化阶段,将会是与锂电池共同搭配的混成系统(HybridSystem),由锂电池支持尖峰用电需求,而燃料电池供应其它连续用电;或是当电源插座无法使用时,燃料电池可担任如同ACAdaptor或电池充电器功能。

尤如瑾说明,也就是说在一开始的阶段,燃料电池与锂电池将为互补品,而非替代性产品。未来,等到燃料电池技术更加成熟后,单纯的燃料电池系统才可整合于4C产品内,并完全由其供应4C系统电力。预期2010年起,燃料电池独力供应4C电源之产品才会有显著发展。

(编辑:中国电动车网)


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