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微型燃料電池導入市場 期待成本下降及新商業模式建立

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洪長春、專利佈局情報分析團隊 發表於 2016年6月14日


​圖一、 微型燃料電池導入市場 期待成本下降及新商業模式建立

目前消費性的攜帶式電子裝置講求體積小和重量輕,個人攜帶方便,但由於多功能的需求日益增加,許多攜帶式通信和運算裝置的速度與功能性受制於電力問題,包括:電池使用週期短(每隔數小時需充電一次)及充電時間長(4-6小時以上),加上爆炸情事時有所聞等尚無法滿足消費者的使用,因此需要高能量密度的長效電池來滿足市場需求,微型燃料電池於攜帶式裝置的應用商機也油然而生。

現階段應用於攜帶式電子裝置的微型燃料電池,指的是50瓦以下的應用。目前來看是以直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)為市場發展主流,現今全球約有六十多家廠商投入研發,例如: Toshiba 及Samsung等大廠研發筆記型電腦與手機用燃料電池,不過因需要燃料重組器的附加成本,雖然陸續有商用化產品問世,但因成本問題市場的接受度並不高,若燃料電池使用氫氣做為燃料,成本下降或許消費者使用意願會提高。
 
從技術發展過程來看,微型燃料電池會先以外接型充電器產品優先導入市場,接著逐步與裝置的外表貼合,待技術成熟後才會與鋰電池般整合在攜帶式電子產品內,目前可能的殺手級應用:一為筆記型電腦,其本身體積原較其他3C產品大,較不把電池尺寸列為第一考量;另一為手機應用,高能量密度的燃料電池可以延長使用時間,成為日、韓積極布局的應用市場。
 
目前一般的大眾運輸工具加油的環境很便利,未來的生活情境,若民眾所使用的攜帶式電子裝置也可以隨時隨地加氫燃料的話,相信各式各樣類型便攜式電子裝置的充電便利性將會有明顯改善。想像一下習慣在超商買一杯咖啡,到百貨公司逛精品店,以及到餐廳吃飯付費,或者支付購買汽車燃料等的同時可以補足隨身攜帶的行動裝置添加氫燃料,可以享受連續使用行動電話或其他攜帶式裝置而不必擔心電力耗盡問題。例如:咖啡廳設有加氫站(設備),用戶有一個氫燃料供電的攜帶式電話,在咖啡廳購買咖啡或飲料的同時,可以請求再填充燃料。然後外出處理業務經過數小時之後停留在書店,購買一本雜誌,若書店也設有加氫站的話,用戶可視攜帶式電話使用狀況請求再填充燃料。因此只要用戶執行某種業務時,其周邊位置都有加氫站設置的話,那樣就可以持續頻繁完全充填燃料,用戶就不需要特別注意燃料會耗盡的問題。
 
若要迎接以氫燃料為主的社會型態,先決條件就是未來必須設置廣泛且密集的加氫站,甚至比現今汽機車使用的加油站更要密集才行。攜帶式電子裝置需要高成本的加氫站服務,加氫設備成本通常遠遠超過燃料電池供電的攜帶式裝置初始成本,消費者也不大可能為自己使用而購買加氫設備。再者,無論是丟棄式或填充式燃料裝置,消費者都無法自行充填燃料,必須到加氫站充填,造成使用上的不便。
 
從加氫站的投資經營來看,攜帶式燃料電池一次只填充非常少量的氫氣燃料(或甲醇),這樣小量的燃料,對經營燃料站業者來說,處理一次交易的成本可能接近或甚至超過該燃料的價值,不像汽機車的加油站一樣,再充加油交易的成本足以支付相關的開銷,因此投資加氫站經營缺乏誘因。
 
另從成本的角度來看,燃料電池的燃料盒(或罐)設計必須具備安全,確保燃料在燃料盒內部,直到需要供給燃料到裝置和連接供給燃料到裝置而不洩漏燃料的可靠機制,Ultracell公司所研發的燃料盒及其匹配的連接器專利技術,雖然可提供安全、可靠的燃料存儲及輸送,但整套存儲及輸送設備的成本明顯高於包含在盒中燃料的成本。
 
以上燃料盒成本高、填充燃料不便、以及投資經營加氫站誘因不足等,都是攜帶式氫燃料電池未來商業化使用時可能會面臨的問題,這些問題期待政府政策工具的輔助,出現一種成本效益和方便補充燃料供應的方式。不過,支援攜帶式電子裝置填充燃料的燃料站分布及經營模式尚需進一步的研究開發,若能將燃料站分布網絡之營運建立商業化可行性的話,預期未來市場上導入燃料電池供電之攜帶式裝置會造成商業結構急劇的變化。

〈作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心 副研究員〉


〈本文刊登於經濟日報2016/06/05〉

 
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