燃料電池於堆高機的發展現況

                 以燃料電池為動力應用於載具行之多年,目前最具商業化模式為日商Toyota公司的Mirai。然開發燃料電池相關技術載具並非只有汽車,飛機、潛水艇、貨車其相關論文與文獻中均有做相關產業技術報告,此外,搬運載具也是一個滿吸引人的使用方式。一般運載具使用動力大多數為柴油引擎,運用在室內則為二次電池。目前燃料電池運用於載具上皆為質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC),其特性具有室溫快速啟動、零排放、能源轉換效率高等特點。搬運載具使用動力源不外乎需要1.較機動性動力2.瞬間大功率輸出。雖然燃料電池本體對於機動性與瞬間功率兩者皆為弱勢,但藉由動力系統設計則能達時其不一樣的效果。

                 本研究歸納以下幾點整理可明確點出燃料電池運用於搬運載具上之優勢:1.美國能源局(U.S. Department of Energy,D.O.E) 針對使用燃料電池為動力搬運設備進行成本評估,發現以全年使用模式下,燃料電池成本會低於鉛酸電池成本10﹪;2.對於一般柴油動力,燃料電池相對於更乾淨、無汙然、更低噪音,對於使用者確實能減輕在職場上的負擔;3.一般動力引擎其效率約莫為20~30%,但燃料電池整體效率可達50%以上,其原因是因為沒有燃燒與卡諾循環問題。另有文獻指出燃料電池用以熱電共生系統,可達85%以上;4.室內搬運載具使用最多為鉛酸電池,依實際倉庫使用時間,全功率使用約莫4小時,間歇性使用可達8~10小時。使用模式不需考慮任何狀態,技術門檻低。但其問題在於充電時間過長。充電時間6~8小時,搬運載具電池單顆萬元以上,若是要買備用模組則會有成本提高風險,若是多買搬運載具,成本更是翻倍。加上電池既有性能衰退狀態,而其問題是無法在電池顯示器上可明確得知。鉛酸電池衰退會發生在充電完成後,瞬間性的性能衰退,造成工作上的負擔。若使用於燃料電池則無充電空窗期,更換氣瓶約莫1分鐘,單人即可完成。衰退問題在顯示器上能明確得知。

                 由以上四點可得知燃料電池雖成本昂貴、技術門檻高。對於在實際運用上確實能夠解決目前所遇之問題。在目前研究中大多數燃料電池動力模組中,大多兩種模式:1.以燃料電池為主要動力源,搭配第二、第三種動力改善動力問題。2.燃料電池為輔助動力,以鋰電池為主要動力源。大多數皆這樣配製呈現。但未來可將燃料電池與其他動力源搭配並做出較合理的動力輸出分配,即可達成降低成本、提高動力可用性。

作者介紹

元智大學機械系 鐘國濱 教授
1.氫能 (低溫PEM水電解技術、高溫固態氧化物水電解技術) 2.燃料電池 (低溫PEM燃料電池、高溫固態氧化物燃料電池)