潔淨新能源迎接氫世紀

燃料電池 (Fuel Cell) 是一種非燃燒過程的電化學能轉換裝置, 將氫氣 (等燃料) 和氧氣的化學能連續不斷地轉換為電能. 與傳統電池最大不同之處, 燃料電池是發電設備而不是儲能設備. 氫氣無毒無害, 反應物為水綠色清潔. 

從性能上看燃料電池能量轉化效率為 50~70%, 功率密度約 3 kW/L, 柴油機功率密度約 1.3 kW/L,  是理想的 "內燃機替代者". 燃料電池的能量密度可達 500 Wh/kg, 循環壽命 4000 次以上,  性能也優於傳統鋰電池.

燃料電池根據運行機理不同可分為酸性和鹼性. 其中質子交換膜燃料電池 (PEMFC) 應用前景最為廣闊, 適用於汽車等移動交通工具. 優點為工作溫度低, 啟動快, 結構簡單;  缺點為成本較高, 技術難度大.

當前氫的存儲和運輸 (包括壓縮) 費用占氫氣售價的占比超過一半, 我們認為通過分布式制氫將有效降低運輸成本, 例如將大型的外供式加氫站建在大型的集中制氫基地附 近, 通過減少運輸距離降低成本.

燃料電堆就占到整車成本的三成, 儲氫系統占到整車成本的 14%. 燃料電堆中的核心材料又分為膜電極 (MEA), 雙極板及其他部件. 膜電極是電化學反應的主要部件, 由催化劑, 質子交換膜, 氣體擴散層組成.

2017 燃料電池車用鉑量降至 0.2g/kW,  DOE (美國能源部) 規劃 2020 鉑用量將降至 0.1g/kW, 遠期目標降至 0.05g/kW 低於傳統燃油車, 直接帶動成本下降 20%左右. 燃料電池鉑催化劑可實現 99% 的回收利用.

日本豐田在 2015 率先推出 Mirai 燃料電池汽車, 其能量密度達 350Wh/kg, 功率密度達 3.1kW/L, 加氫時間僅 3 分鐘 (容量約 5~6L), 對應續航里程達 500~600km. 日本政府 30% 補貼售價, 價格已逼近與純電動車.

截至 2017 全球銷售燃料電池車 6475 輛, 日本富士經濟預測 2025 全球燃料電池市場將達 3281億元, 交通運輸設備燃料電池 1842 億元. Information Trends 推估燃料電池車將在2020 後進入高速增長期. 

類股比較中"Ballard Power" 是一家研發, 生產與銷售 PEM 燃料電池的公司. "Hydrogenics Corp" 則是提供制氫與燃料電池的解決方案. 台灣有與 "Bloom Energy" 合作生產的 SOFC 系統 "康舒" 及 "高力" 等.