透视高油价脉动

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1、1透視高油價脈動,展望新能源的未展望新能源的未(2)高曉 Demo Kao, 獨能源分析師獨能源分析師石油透視石油透視 Oilinsight,http:/ 2006 石油透視 0ilinsight , All rights reserved.29/09/ 200623我們該如何才能減少對於石油的需求, 簡單的, 可以 分成個方向:1. 節能源, 提高石油的使用效, 讓同樣的石油, 能夠提供多人所需要的服務;2. 積極尋找替代能源, 讓新的能源取代石油為人提 供服務, 壓根兒讓我們再依賴石油.4裝子的電腦裝子的電腦裝子的電腦裝子的電腦, , , , 氫能汽氫能汽氫能汽氫能汽重新定義汽, 電腦裝上

2、子重新定義汽, 電腦裝上子在200510月22日11月6日舉的“第39屆 東京展”上, 戴姆克萊斯、豐田汽與 本田等多家廠商, 都展示下一代燃電池概 . 各公司均將氫燃電池組, 儲氫燃罐 和線傳系統( 未進一步還可以完全去纜線, 改用無線微波控制內中央電腦系統 ), 都藏 在的底盤下面,大幅簡化汽的機械件! .這樣的設計, 有於標準化氫能汽的動系 統; 我們可將這樣的底盤, 應用在包括小轎 到小貨等各種型, 而身則可以依照消 費者的需要改變殼的設計, 成為個性化的 汽商品. 必像現在的汽每一種款, 都要設計獨特 的動系統, 能夠下許多成本, 以及產時 間, 甚至於還可以像Dell電腦一樣, 先

3、訂購再 生產.這樣的子, 如果身再去除厚重的鋼板, 改 用重輕, 成本低的碳纖維複合材壓縮製 造; 那麼這樣的氫能概就比較像是裝上四 個的電腦, 而只是裝有中央電腦系統的 汽. 5階段性的新寵兒階段性的新寵兒階段性的新寵兒階段性的新寵兒?! ?! ?! ?! 油電混合油電混合油電混合油電混合油電混合( Hybrid) 的核心概, 主要就是 透過複合動複合動和能源回收能源回收種新的技術, 達到提高汽油的使用效, 低能源消 耗, 同時減少排放污染物.在引擎動方面, 油電混合主要的技術創 新, 就是使用雙發動器; 除安裝原 的汽引擎外, 還多配備一副電動馬達, 透過中央電腦自動感應操控, 低汽油 引

4、擎的運轉負擔; 以豐田Prius為, 啟動時 會先由電動馬達驅動, 時速接近40公時 汽油引擎才開始輸出動; 另外, 當汽 在”低速”走時, 中央電腦也會依況與 速控制, 自動將汽油引擎關閉, 轉成電動 馬達提供動; 如此的設計最大的好處 是, 當汽處於空轉或時, 電驅動的 馬達就需要消耗能, 像汽油引擎必 須斷煞, 費能; 而且還會因為燃燒 完全, 使得污染物排放增加.另外, 當汽在減速時, 油電混合另外一項 核心技術”再生式煞”系統, 就會啟動發 電機的功能, 將煞的熱能回收成為電, 儲存在鎳氫電池組內 另外, 發電機也能 用汽油引擎運轉時自動驅動, 使得油電混 合的電能自給自足, 必停下

5、找插 座.根據針對五台汽油和電混合動房, 做 長達七個月的實際使用測試, 證實油電混合的耗 油和污染物排放, 比一般汽少百分之四十到五 十.6談到燃電池, 早在1839英國法官和科 學家威葛夫就發現將氫和氧反應, 可以使得我們熟知的”水電解”產生氧氣和 氫氣的化學反應過程, 逆轉產生電. 當時 格夫將個白絲, 分別放入裝滿氫和 氧的試管內, 再將這個試管浸入稀釋的 酸溶液中, 氫氣和氧氣即可因為電化學 反應, 而使得直電開始在個電級之 間動, 同時氫和氧的試管內則生成水, 格夫因而發明燃電池由於燃電池, 主要是將儲存在氫( 也可以 使用其他的燃, 如甲醇, 碳, 人體內的葡 萄, 天然氣等 )

6、 和氧化劑( 通常是空氣中 的氧 )中的化學能, 必經過燃燒和轉動發 電機的過程, 就直接轉化為電能的一種新 的發電裝置. 因此, 燃電池的能轉換效 可以高達百分之十到八十, 實際使用 效是傳統內燃機的23倍. 另外, 除水和電之外, 燃電池幾乎沒有 任何副產品, 非常乾淨, 沒有環境污染的問 題, 而且工作時很安靜, 沒有機械磨損, 又 具有可靠性高, 容維修的優點! 因而燃 電池被認為是二十一世紀全新的高效, 環 保的發電選擇之一.氫能燃電池革命氫能燃電池革命氫能燃電池革命氫能燃電池革命7經過 170 的發展, 人開發出的燃電池已經 有很多種, 簡如下:PEMFC質子交換膜燃電池, 以質子

7、交換膜作為 電解質;AFC鹼性燃電池, 通常用氫氧化鉀或氫氧化鈉 作為電解質.;PAFC磷酸燃電池, 電解質採用由碳化矽和聚四 氟乙烯作成的微孔隔膜, 浸泡濃鹽酸製成;MCFC熔融碳酸鹽燃電池, 和其他燃電池最 大同點是, 他的發電過程中在陽極區氫氣會被 氧化產生二氧化碳, 而在陰極區則會消耗二氧化 碳, 而他的電解質是熔融的碳酸鹽;使用甲醇為直接燃的直接甲醇燃電池 ( DMFC ), 他的工作原和質子交換膜燃電池 似, 是目前小型燃電池發展的主, 如手機 電池; 直接碳燃電池, 他是人有關能源技術最古 的夢想之一! 能源科學家期盼能夠必經過燃燒, 就能將粗煤直接經由化學轉換, 產生電能. 他

8、的主 要組成包括一支裝有粉碳燃的多孔鎳棒, 和 作為電解質的熔融的碳酸鹽.生物燃電池, 他是以”酶”或微生物組織作為生 化催化劑, 將人體內的葡萄與氧發生反應, 產生 電能; 這電池可以小型化後, 直接植入人體, 跟 蹤監測病人的血生況, 或者有機會作 為人造心臟的動源; SOFC固體氧化物燃電池, 採用一種主成分為氧化鋯, 同時含有少 的氧化鈣與氧化釔的固態子傳導陶瓷作為固體電解質; 由於 SOFC可以適用多種燃, 包括甲烷, 天然氣, 煤氣, 甲醇與氫, 同時 也必使用昂貴的貴屬白作為電池之催化劑, 成本較低, 所以 SOFC固體氧化物燃電池, 被認為是最具發展前途的燃電池! 過因為SOF

9、C的操作溫達4001000, 所以, 如何有效低他的 工作溫, 就是燃電池汽動系統研發工程師, 目前必須克服 的挑戰8在各種燃電池中, 質子交換膜燃電池 PEMFC具有反應溫低、能密高、啟 動快速、安全性高等優點; 因此目前被安 裝在汽上使用的, 主要還是以氫氣為直 接燃的PEMFC為首選; 其工作原簡要 ：1.氫氣從儲氣裝置出, 通過導氣板到達陽 極, 在陽極催化劑( 大部分是白 )的作用 下, 氫分子被解爲帶正電的氫子, 並釋 放出帶負電的電子2.氫子穿過電解質（ 質子交換膜 ）到達 陰極; 而帶負電的電子, 則通過外電, 形 成電, 輸出電能給汽驅動馬達, 最後回 到陰極.3.在電池另一

10、端, 氧氣（ 一般是空氣或是 純氧 ）通過導氣板到達陰極, 在陰極催化 劑( 大部分是白 ) 的作用下, 氧與氫子 及電子發生反應生成水與熱; 這樣就形成 質子交換膜燃電池的運轉迴4.如果要增高電壓, 就多疊幾個單一燃電 池元件, 集結成電池組即可.在應用方面, 燃電池可以依照電的需求, 把單電池 成各種同功的電池組! 大至百千瓦的發電設備, 但可以成為發電廠的另一種選擇外; 中型的燃電池則 可以被安置在家庭, 餐廳或飯店等場所, 成為分散式電 網的發電工作站之一, 同時還可以提供飲用水, 熱水與室 內加熱; 另外, 也可以裝置在汽上作為汽電源; 當然也還可以小型化作為手機, Notebook

11、電池等潛無 窮.氫質子交換膜燃電池氫質子交換膜燃電池氫質子交換膜燃電池氫質子交換膜燃電池PEMFCPEMFCPEMFCPEMFC的發展史的發展史的發展史的發展史美國通用電氣General Electric Inc. GE）在1960代, 發明 第一台的質子交換膜燃電池; 1965GE公司爲美國太空 總署Gemini太空船, 配備1kW的PEMFC作爲輔助電源, 同 時電池反應産物”純水”還可以提供太空人員飲用. 當時GE的PEMFC仍存在著一些問題：功密較低, 電 池可使用壽命僅500小時左右. 隨後美國杜邦（Du Pont） 公司研製出含氟的磺酸型質子交換膜, 即Nafion系, 使 PEM

12、FC的可使用壽命達57,000小時. 1984, 加拿大國防部資助的巴德動系統公司 （ Ballard Power System ）開始研究用空氣代替純氧作為 氧化劑的PEMFC, 同時於1987採用美國Dow化學公司研 製的新型聚合物膜, 開發出電密可達4.3A / cm2, 性能 高的PEMFC系統. 80代末期, 美國電研究所 （ EPRI ）曾爲美國軍隊製造台手提氫氧PEMFC發電 機; 1996巴德與德國西門子分別完成以PEMFC爲動 的潛艇; 這一系的軍備研發, 使得質子交換膜燃電池 技術日趨成熟.1990代初, 人們逐漸將質子交換膜燃電池技術運用在 電動汽上; 1994戴姆克萊斯

13、開先河, 推出 救護大小的人坐箱型Necar1, 當時的氫燃電池和 氫氣儲存裝備等發電系統, 重達800公斤, 滿整個廂;. 到2001, 戴姆克萊斯已經成功的將Necar系的 燃電池系統小型化, 同時放在的隱蔽部分, 使的Necar 的型, 已經完全和汽油小轎一樣寬敞.另外, 戴姆-克萊斯也在1997與2000分別嘗試推出, 安裝甲醇重整器的燃電池; 該的概在於並需 要儲氫罐, 而是以甲醇桶替代, 並且在上直接使用甲 醇重整器產製氫氣, 供給PEMFC燃電池使用.其中, 2000戴姆-克萊斯的Necar5, 還從美國加州三藩市出 發, 以15天的時間, 橫穿美國到達華盛頓, 全程5203公;

14、 該最高速為150公, 每加添一次甲醇, Necar5可以 駛650公. 2005, 戴姆克萊斯公司組成60輛最新型的F-Cell系 氫燃電池汽的測試隊, 奔馳在德國萊朋 （Nabern）的上; 測試的目的, 在使汽製造商能夠瞭解, F-Cell在各駕駛條件下, 實際展現的效能, 作為實際產 上前的改進考憑藉. 另外, 日本本田汽計畫組成20輛最新款的FCX測試隊, 另外30輛的福特汽FCV燃電池動也將人後, 開始測試. 在公方面, 戴姆克萊斯公司的30輛燃 電池巴士, 早已穿梭在歐洲, 中國京與澳洲城市的街頭, 另外, 通用汽計畫2006在美國約市都會區提供13輛 評估用的燃電池在2005秋

15、季閉幕的日本愛知世界博覽會上, 8輛燃電 池公共汽在會場之間回穿梭. 同時日本政府為促進 氫能實用化和普及, 已開始在全國各地續建造“加氫站”, 同時也有近百輛燃電池已經取得牌照上; 日本政府 計劃到2030, 燃電池可以發展到1500萬輛. 10技術障礙技術障礙技術障礙技術障礙( ( ( (一一一一) ) ) ) : : : : 提高續航能提高續航能提高續航能提高續航能在氫燃儲存方面在氫燃儲存方面,目前大部分廠都採取氣態壓縮高壓儲氫氣態壓縮高壓儲氫的方式, 將氫氣 儲存在特製鋼瓶, 或者是能耐高壓的儲氫罐 ( 內層是 鋁合, 外層是碳纖維 ); 有小部分的廠, 如BMW採用液態氫液態氫, 氫