ROHM成功研發出兼具高功率與安全性之輕量固態氫燃料電池!
產品系列適用於智慧型手機及移動式發電機等多種產品

2012-10-04

半導體製造商ROHM株式會社(總公司:日本京都市)、Aquafairy株式會社(總公司:日本京都市)與京都大學共同成功研發出適合作為智慧型手機行動電源使用的小體積、輕量、高輸出功率氫燃料電池,此款氫燃料電池克服了乾電池、鋰離子電池或是甲醇燃料電池所具備的缺點,並同時具備輕巧、高輸出功率以及安全等特性。可大幅提升在無法使用AC電源的場所使用電源的便利性。

相較於傳統的蓄電池及充電池,燃料電池更可能達成高功率與小體積、輕量化等特點,未來在數量以及市場的擴增上指日可待,目前使用甲醇或氫作為原料的燃料電池雖然已越來越普及,不過甲醇燃料電池的輸出功率偏低,而雖然氫燃料電池的輸出功率較高,但由於其使用鋼瓶,因此有著體積不易縮小和操作不便的缺點,以致遲遲無法在市面上普及。

此次,ROHM與Aquafairy運用了獨創的技術,成功地將氫化鈣由板狀轉變為固態,體積小於3cc的板狀氫化鈣(38×38×2 mm3)在加水後,可產生約4.5l的氫氣,並轉換成5Whr的電能,此種氫燃料電池體積小,而且能在常溫下工作,因此無論是智慧型手機充電、平板電腦或PC的電池,或是戶外、偏遠地區的動力來源、甚至是救災時的備用電源等均可適用。即使從環保的角度來看,本產品採用了水和鈣系燃料之類的安全物質,因此完全不會產生二氧化碳及其他有害氣體,丟棄時也能作為一般廢棄物來處理,相較於各種傳統電池,對於地球環境具備極高度的友善性。
此項技術係由ROHM本身的電源電路技術與應用開發技術,結合了氫燃料電池研發領域中的高階技術後發展而出,並以2010年秋季於日本京都大學舉辦,為促進產官學界合作之「京都大學電子研討會(AES)」為契機,兩家公司開始進行資訊上的交換,並持續合作研發至今日。
ROHM、Aquafairy以及京都大學並將持續進行可靠性評估及改善,並預定於2013年完成產品化。
ROHM將於CEATEC JAPAN (日本消費性電子展) (2012年10月於日本千葉開展)與Electronica (慕尼黑電子展) (2012年11月於德國慕尼黑開展)展場中展示本氫燃料電池。
ROHM與Aquafairy除了將推出智慧型手機充電電池等獨創的產品系列外,為解決偏遠地區不易取得電源之問題,目前還正與 Kinkei System Corporation以共同合作的方式研發地震儀專用燃料電池。此一產品在使用本次所研發出來的板狀燃料電池後,可成功地將重量縮小至傳統鉛蓄電池的1/4,重量僅3kg,卻擁有400Whr大容量,預定將在2013年4月上市。
未來ROHM將結合過去多年所累積的電路設計技術、應用技術以及Aquafairy株式會社的燃料電池技術以持續研發適合多種用途使用的燃料電池。本產品在研發上承蒙京都大學平尾教授提供了諸多協助,今後ROHM將繼續與其合作針對次世代氫氣產生劑與資源利用系統等進行共同研發。

<特長>

1.體積小、重量輕!
2.大容量、輸出功率高!
以電池容量5Whr的智慧型手機來說,只要2小時即可完全充電。
3.友善地球環境!
本次所研發的氫燃料電池係使用只要加水即可產生氫氣的固態物質作為原料,藉由和水合成的方式進行發電,因此發電時僅會產生水(水蒸氣),完全不會產生二氧化碳或其他有害物質(揮發性有機化合物:VOC),丟棄時可作為一般廢棄物處理,是一種極具環保性的燃料電池。
氫氣產生板
氫氣產生板(2.9 cc, 3g)
氫燃料電池之架構
氫燃料電池之架構
4.存放時間高達20年!
由於乾電池或鋰離子電池上所存在的電位差無論使用與否均會不斷地進行放電,因此電量會慢慢地減少,存放時間僅為3~5年。本次所研發的氫燃料電池採用了鋁基板來防止燃料品質劣化,因此不會造成電池損耗,存放時間可長達20年以上,並可視實際需要轉換為電能。

<性能比較>

性能比較

<氫燃料電池使用範例>

1.智慧型手機充電器
智慧型手機充電器 智慧型手機充電器
智慧型手機充電器 智慧型手機充電器

2.地震儀專用大容量燃料電池 (3kg、5.6L)
地震儀專用大容量燃料電池 地震儀專用大容量燃料電池

3.可攜式發電機 (7kg、17L)
可攜式發電機 可攜式發電機

<京都大學 平尾教授 記者會重點摘要>

近年來,各界不約而同地提出了許多以氫氣這一類綠能作為能源的解決方案,例如,使用以氫氣作為燃料之燃料電池進行驅動的車輛等研發已陸續展開。此類車輛所排放出來的氣體不含氮氧化物、粒狀物質及二氧化碳等,採用能夠減緩地球暖化的綠色能源作為動能,因而十分受到社會大眾的期待。然而,氫氣在儲存上需要極大的體積,因此要應用於車輛時,提供氫氣的方法成為急待解決的問題。在此之前,還有廠商研發出配備分解器的氫氣產生器,其係利用氨氣和聯氨(Hydrazine)所產生的氫氣源作為觸媒反應後再進行分解,不過各類安全規範對於氨氣處理之規定極為繁瑣,則為該裝置所面臨之問題。
另一方面,燃料電池體積的小型化亦十分受到業界期盼,尤其是可用來取代行動電話、行動資料終端機、數位相機、筆記型電腦等所使用的充電式二次電池AC-DC轉換器之氫燃料電池更是許多廠商的發展目標。
本次,由ROHM和Aquafairy Corporation所共同研發完成的氫燃料電池,產品體積比傳統電池更小,輸出功率更大,具有絕佳的產品優勢。本產品得以研發成功的主因在於將屬於鈣化合物之一的氫化鈣縮小體積,轉換為固態薄片狀,並利用水滴滴落方式確立了能夠穩定產生氫氣的技術,以及在薄型一體成型的電池單元(Cell)成型技術的研發上所獲得的成功。
目前ROHM正與 Kinkei System Corporation著手研發400Whr的小型/輕量電池,一旦能夠大幅增加發電量的話,我認為未來此一方式將成為氫燃料電池的主流。
本人所任職的京都大學供學研究科平尾一之研究室目前正開始和上述企業共同進行研究,目前已找出可適用於此一小型氫燃料電池上的鈣化合物,我稱它為次世代循環再生利用型氫氣產生劑,特點是大功率與低成本,而且只要經過特殊雷射照射,即可輕易將原料進行再生,其研發地點位於緊鄰京都大學Katsura Campus的京都大學Katsura Bencher Plaza。


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