燃料電池因其能量轉化效率高，具有清潔、無污染、能量密度高、啟動快、連續供電時間長等優點，被認為是未來可兼具能源與環境要求之理想發電裝置與能源自主的戰略選項。在定置型燃料電池發電應用上，以家用熱電共生系統最具商業化，且當建置量達規模時，亦可達到藏電於民的功效；而結合再生能源與儲能相關技術形成分散式發電系統，將是未來建構穩定的電力供應網路之趨勢。
本文延續上期，將從以下大綱繼續探討在備用電力系統領域之應用，並概述定置型燃料電池產品之市場發展現況、技術進展與主要國家之政策導向。
（上集）
‧燃料電池技術與市場區隔
‧分散式電廠
‧家用型熱電共生系統
（下集）
‧備用電力系統
‧燃料電池發展的關鍵技術障礙
‧政策推動
‧結論
【內文精選】
備用電力系統
備用電力產業是一個傳統的產業，具有龐大的市場。目前燃料電池產品比起其他傳統備用電力系統，如柴油發電機與儲能電池技術，具有長發電時間、低碳排、高效率、無噪音污染、可靠度高及維護成本低等優點（表五），適合發展成備用電力之電力來源。在眾多燃料電池技術中，可用在備用電力領域主要以PEMFC為主，因PEMFC具有其他類型技術所沒有的低溫操作、開機時間短、可重複開關之技術特點，因此在各類燃料電池技術中脫穎而出。
表五、燃料電池技術與傳統技術之比較
目前燃料電池產品作為備用電力主要是應用在通信領域，特別是用在電信基地台。根據美國能源部(DOE)所屬的能源節能和再生能源辦公室相關統計及預測，到2025年美國燃料電池5 kW等級之備用電力的市場年銷售量將達到近8,000台。
燃料電池發展的關鍵技術障礙
成本、性能和耐用性一直是燃料電池產業的關鍵挑戰，美國能源部為了克服定置型燃料電池(Stationary Fuel Cell)發展的關鍵技術障礙，訂定出燃料電池用於備用電力與CHP或分散式發電系統之目標，針對成本、性能與壽命議題整理如表七所示。由表七可觀察到定置型燃料電池系統產業發展的限制因素主要為系統成本高昂的問題，距離DOE所訂定之成本目標尚有一段距離。而進一步針對燃料電池備用電力(25 kWe)與CHP或分散式發電系統(250 kWe)之成本分析如圖七所示。
圖七、(a)定置型燃料電池系統功率；(b) 25 kWe備用電力；(c) 250 kWe CHP/分散式發電系統之成本分析
工研院材化所於定置型應用之膜電極組技術開發上，首先開發低加濕型質子交換膜與膜電極組，其應用載具設定為定置型CHP發電系統、偏遠地區及電力系統不穩定國家的大哥大基地台所需之輔助電力系統。為了降低系統之複雜度，因此採用低加濕設計，所開發之低加濕膜電極組，於高溫低濕環境下(Tcell = 80˚C@65%RH)之放電功率密度可達880 mW/cm2，放電電流密度達1,100 mA/cm2@0.65 V；膜電極組以定電流持續不間斷操作方式進行5,000小時以上之耐久性測試，其電壓衰退率小於7%。
此外，為了降低製程成本，工研院材化所在製程技術上，針對關鍵材料—膜電極組開發捲對捲精密塗佈技術與熱貼合轉印技術，可生產膜電極組最大幅寬達30 cm，生產速度為0.3 m/min，縮短生產時間與增加膜電極組之產能，有效地降低生產製造所需之直接製造成本…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：賴建銘、張嵩駿、林俊男、蔡麗端／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」378期，更多資料請見下方附檔。
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