Teknikbevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekniken 2010/2011. Elforsk rapport 11:40

Transkript

1 Teknikbevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekniken 2010/2011 Elforsk rapport 11:40 Emelie Wennstam, Maria Wesselmark September 2011

2 Teknikbevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekniken 2010/2011 Elforsk rapport 11:40 Emelie Wennstam, Maria Wesselmark September 2011

3 Förord Denna rapport är framtagen inom projektet Teknikbevakning av bränslecellsområdet under (Elforsk projektnummer 25043). Rapportens huvudsakliga slutsatser presenteras i en slutrapport för hela teknikbevakningsprojektet (Elforsk rapport 11:48). Projektet har till största delen finansierats av Energimyndigheten. E.ON Sverige, Volvo och Vätgas Sverige har bidragit med egeninsatser. Stockholm september 2011 Bertil Wahlund Programområde El- och värmeproduktion

4 Sammanfattning Det finns tre huvudsakliga marknader för bränslecellstekniken: stationära system, transport och portabla system. Portabla system är system som använder bränsleceller som inte är permanent installerad eller bränsleceller i en bärbar enhet. Den här rapporten fokuserar på mindre portabla system så kallade mikrobränsleceller och definieras av att effekten är < 250 W. En stor drivkraft för användning av mikrobränsleceller inom portabel elektronik är efterfrågan på längre driftstid. Spridningen av trådlösa nätverk i inomhus- och utomhuslokaler gör att konsumenten söker efter lösningar som inte är bundna av det fasta elnätet för att få strömtillförsel. Bränslecellen som är ett bra komplement till dagens batterier, kan leverera omedelbar energi till de små elektroniska enheter som blivit en del av en modern livsstil. Allt fler företag fortsätter att utveckla portabla bränsleceller, varav en del nu är redo för kommersialisering. Av de mikrobränsleceller som lanseras på marknaden återfinns de flesta i produkter som externa laddare till mindre elektroniska enheter som mobiltelefoner och MP3-spelare. Den sladdlösa laddaren kan ge ström till befintlig teknik som inte räcker till. Först i nästa fas, när miniatyrisering och effekttäthet tagit ytterligare ett steg framåt, kommer mikrobränslecellerna att driva de portabla elektronikprodukterna direkt och då ofta i hybridsystem med ett batteri för att bättre klara av uppstart och effekttoppar. Vår bedömning är att det fortfarande kommer att dröja flera år innan mikrobränsleceller är redo att introduceras på bred front som primärströmkälla för datorer och mobiltelefoner. Regelverket för små bränsleceller och bränsleampuller har tagit stora steg framåt de senaste åren och de nya reglerna underlättar för en kommersialisering av portabla bränsleceller för konsumentelektronik. De största hindren för en bred kommersialisering relateras till kostnad och livslängd hos bränslecellen. Komponenter, som katalysator och membran spelar en avgörande roll för att nå dessa mål. I den här teknikbevakningsrapporten har totalt 28 stycken renodlade mikrobränslecellsföretag analyserats. Bolagen har delats in i olika marknadssegment; portabel elektronik (konsumentelektronik, fritid), militär verksamhet, industri och utbildning. Bränsleteknologier och distribution av bränsleampuller är viktiga nyckelfrågor för mikrobränslecellsindustrins utveckling. Ett antal renodlade bränsleaktörer har därför inlett en satsning inom mikrobränslecellsområdet. Utöver de analyserade mikrobränslecellsföretagen har 14 stycken större elektronikföretag verksamma inom bränslecellsutveckling och 14 stycken renodlade bränsleföretag också fått en kortare beskrivning.

5 Summary There are three main markets for the fuel cell technology: stationary power, transportation power, and portable power. Portable power means, in this context, fuel cells that are not permanently installed or fuel cells in a portable device. This report focuses on small portable systems known as micro fuel cells and is defined by a nominal power <250 W. The major driving force in the market for micro fuel cells is the demand for a longer run time in portable electronics. Wireless networks in indoor and outdoor environments make the consumer look for a power solution that is not bound by the grid. The fuel cell is a good complement to today's batteries as it can provide instant power for many of the small electronic devices that have become an intrinsic part in modern way of living. Several companies continue to develop portable fuel cells and some of them are now ready for commercialization. A majority of the launched micro fuel cell system enters the market as external chargers that can supply power to small electronic devices like cell phones and MP3 players. In the second phase, when the miniaturization and power density has taken another step forward, micro fuel cells will be able to power the portable electronics products directly, often in a hybrid system with a battery in order to better cope with the boot and power peaks. Our assessment is that it will still take several years before the micro fuel cells are ready to be introduced widely as a primary power source for computers and mobile phones. The regulatory frameworks for small fuel cells and fuel cartridges have taken major steps forward. The new rules make it easier for the commercialization of portable fuel cells for consumer electronics. The main obstacles for a widespread commercialization are related to cost and service life of the fuel cell. Components such as catalyst and membrane play a crucial role in achieving these goals. In this technique survey report, 28 micro fuel cell companies have been analyzed. The companies have been divided into different market segments; portable electronics (consumer electronics and leisure), military, industrial and educational-kit. Fuel technologies and fuel cartridges are key issues for the micro fuel cell industry development. A number of players dedicated to fuels have now entered the micro fuel cell market. In addition to the analyzed micro fuel cell companies, the report includes analysis of 14 major electronics companies, active in fuel cell development, and 14 companies, developing fuel cartridges.

6 Innehåll 1 Inledning Bränslecellen Bränslen Effekt- och tillämpningsområden för portabla bränsleceller Aktivitet och trender på dagens marknad Marknadspotential för mikrobränsleceller Marknadssegment och val av teknologi Konsumentprodukter Militär verksamhet Industri Utbildning Geografisk fördelning mikrobränslecellsföretag Aktivitet under året Kommersialisering av konsumentprodukter Kommersialisering av portabla system för militären Bolagsförändringar Standardisering och lagstiftning 19 4 IEA Annex 27 workshop 21 5 Aktivitet inom utvecklingen av mikrobränsleceller 25 6 Framtiden för mikrobränslecellsmarknaden 27 7 Appendix företag och produkter Renodlade mikrobränslecellsföretag Adaptive Materials Inc. Teknik: SOFC Angstrom Power Inc. Teknik: PEMFC Antig Technology Teknik: DMFC Aquafairy Corporation Teknik: PEMFC Bing Energy Teknik: PEMFC Cellkraft Teknik: PEMFC CellTech Power Teknik: SOFC CMR Fuel Cell Teknik: DMFC CyVolt Energy Systems Teknik: AEM H2-Economy Teknik: PEMFC Heliocentris Teknik: PEMFC Horizon Fuel Cell Technologies Teknik: PEMFC h-tec Teknik: PEMFC Oy Hydrocell Teknik: AFC INI Power Systems Teknik: DMFC Jadoo Power Systems Teknik: PEMFC Lilliputian Systems Teknik: SOFC MTI MicroFuelCells Teknik: DMFC myfc Teknik: PEMFC Neah Power Systems Teknik: DMFC PaxiTech Teknik: PEMFC Perl Hydrogen Teknik: PEMFC Pragma Industries Teknik: PEMFC Protonex Teknik: SOFC, PEMFC SFC Energy Teknik: DMFC... 32

7 SRE Teknik: PEMFC Tekion Teknik: FAFC Trulite Teknik: PEMFC UltraCell Corporation Teknik: högtemp. PEMFC (RMFC) Ultra Electronics AMI Teknik: SOFC *Medis Technologies Teknik: DLFC Stora elektronikföretag med bränslecellsutveckling Casio Teknik: PEMFC Hitachi Teknik: DMFC KDDI Teknik: DMFC LG Chem Teknik: DMFC Matsushita Electric Industrial Teknik: DMFC Motorola Teknik: DMFC NEC Teknik: DMFC NTT DoCoMo Teknik: DMFC, PEMFC Samsung Teknik: DMFC, PEMFC Seiko Instruments Teknik: PEMFC Sharp Teknik: DMFC Sony Teknik: DMFC STMicroelectronics Teknik: PEMFC Toshiba Teknik: DMFC Renodlade bränsleföretag Altek Fuel Group (AFG) Alvatec BIC corporation Bio Coke Lab Co Ltd DMFCC - Direct Methanol Fuel Cell Corporation (Viaspace) Hrein Energy HyCan Hydrogen Canistor Hydrodevice Co Ltd I-power JSW Kurita Water Industries ECD Ovonics SiGNaChem Tianjin Highland Treibacher... 37

8 1 Inledning 1.1 Bränslecellen En bränslecell är samlingsnamnet för en elektrokemisk cell som kontinuerligt omvandlar kemisk energi bunden i ett bränsle och en oxidant till elektricitet. Enheten producerar kontinuerligt elektricitet så länge som bränsle och oxidant tillförs. Reaktionen är en tyst process och är två till tre gånger effektivare än en normal förbränningsprocess. Vid användning av vätgas och syre som bränsle respektive oxidant bildas endast värme och vatten som restprodukt. Bränslecellens höga verkningsgrad samt möjligheten att använda en förnyelsebar källa till bränslet gör den till ett miljövänligt alternativ för energiomvandling till elektrisk energi. Ett mikrobränslecellssystem består av en bränslecell och en bränsleampull och systemets energimängd bestäms av bränsleampullens volym och kemiska innehåll (val av bränsle). Bränsleflöde, val av bränslecellsteknologi samt storleken på bränslecellen avgör vilken elektrisk effekt systemet kan leverera. För portabla bränslecellsystem är polymerelektrolytbränsleceller (PEMFC), direktmetanolbränsleceller (DMFC) och fastoxidbränsleceller (SOFC) de tre dominerande teknologierna. Bränslecellen klassificeras genom sammansättningen av elektrolyten och därmed valet av bränsle. Varje bränslecellsteknologi har olika styrkor och begränsningar och passar därmed bra för olika applikationer. PEMFC drivs med ren vätgas och har en vätejonledande polymer som elektrolyt (polymerelektrolytmembran). Jonledningsförmågan är beroende av att polymeren uppfuktas med vatten och fungerar bra redan vid låga temperaturer. Detta medger arbetstemperaturer på C för cellen. PEMFC finns även som så kallade högtemperatur PEMFC med driftstemperaturer på C, vilka har en god reaktionskinetik men ger större materialproblem. Den höga arbetstemperaturen medför att bränslecellen blir mindre känslig mot föroreningar i bränslet. Det blir även enklare att reglera bland annat fuktighet och temperatur i cellen. DMFC är liksom PEMFC en lågtemperaturbränslecell med ett polymerelektrolytmembran som leder vätejoner. Skillnaden är att en DMFC kan matas direkt med en metanol/vattenblandning. I jämförelse med PEMFC vars effekttäthet ligger på >1 W/cm 2 i effektintensiva tillämpningar har DMFC-cellen en begränsad effekttäthet på <50 mw/cm 2. DMFC kräver även en mycket högre mängd katalysator än PEMFC och en uppskalning i effekt blir därför mycket mer kostsam. SOFC använder O 2 - -joner som laddningsbärare i en fast keramisk elektrolyt. I dessa system är arbetstemperaturen mycket hög, över 600 C, vilket medför man inte behöver använda ädelmetaller i elektrodmaterialet för att få en god katalytisk effekt. Separata teknikbevakningsrapporter finns tillgängliga för PEMFC och SOFC. DMFC-tekniken finns närmare beskriven rapporten Bevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekningen för

9 1.2 Bränslen Det är bränslets höga energitäthet som kan göra bränslecellssystem konkurrenskraftiga gentemot batterier. För portabla tillämpningar finns ett flertal olika bränslealternativ. Beroende på valet av bränsle och bränslecellsteknik kan det finnas ett behov av att reformera bränslet till vätgas innan det kan matas in i bränslecellsstacken. Lagring av vätgas och en välutvecklad infrastruktur samt reformator teknik är viktiga förutsättningar för förverkligandet av bränsleceller i många tillämpningar. Metanolen var tidigare ett mycket vanligt bränsle för portabla bränsleceller, men har nu fått konkurrens av andra alternativ. Fördelen med metanol är att den är vätskeformig i rumstemperatur och att den är enkel att tillverka. En nackdel är att metanol i regel måste spädas med vatten för att fungera i bränsleceller. Den kräver även högre mängd ädelmetall vid elektroderna för att fungera. Metanol är både giftigt och brandfarligt. Höga arbetstemperaturer gör systemen mindre känsliga för föroreningar och därmed också mer bränsleflexibla. Högtemperatur-PEMFC har därför bättre förutsättningar att matas med vätgas från reformer än lågtemperatur-pemfc. SOFC systemen som har en mycket hög arbetstemperatur är det mest flexibla systemet för drift av olika bränslen. SOFC system kan drivas med tyngre kolväten som butan, propan eller diesel som i allmänhet har något högre energitäthet än metanol. Nackdelen är att det blir svårare att köra bränslecellen med bibehållen verkningsgrad. Ett annat alternativ är att driva bränslecellen med ren vätgas. Vätgasen kan lagras inuti vissa metaller genom att man under tryck får väteatomer att vandra in och placera sig i utrymmet mellan de större metallatomerna - en metallhydrid skapas. Metallhydriden kan sedan laddas ur genom att sänka trycket. En liten metallhydridampull kan därför närmast liknas vid en liten trycksatt gasampull. Väteatomer i en metallhydrid kan lagras tätare än i ren gas- eller vätskeform. Detta ger relativt högt energiinnehåll räknat på bränsleampullens volym, men vikten hos metallen resulterar i lägre energiinnehåll räknat på bränsleampullens vikt. I stället för att lagra vätgas i ren form kan man generera vätgas efter effektbehov. Alkalimetaller är kända för att i ren form reagera häftigt med vatten och bilda vätgas. Genom att legera t ex litium med en mindre aktiv metall som aluminium kan man få en förening som lämpar sig för att producera vätgas i en mikroreaktor. Man styr då antingen tillförseln av metall eller vatten för att svara mot bränslecellens behov av vätgas. Detta alternativ syns nu bland de första produkterna på marknaden och är ett effektivt sätt att komma runt infrastruktursproblemet för att tanka en bränslecell med vätgas. Natriumborohydrid (NaBH 4 ) kan användas direkt i direktnatriumborohydridbränsleceller (DBFC), en underkategori till alkaliska bränsleceller. Natriumborohydrid kan även användas för att generera vätgas genom katalytisk sönderdelning i en liten reaktor. Vätgasen används då sedan vanligen i en PEMFC. Natriumborohydrid i ren form är en fast förening, oftast i form av ett vitt pulver. Som bränsle för bränslecellssystem används föreningen oftast i lösning. 2

10 1.3 Effekt- och tillämpningsområden för portabla bränsleceller Det finns tre huvudsakliga marknader för bränslecellstekniken: stationära system, transport och portabla system. Stationära system omfattar bränsleceller som drivs på en fast plats, antingen som en primär energikälla, som reservkraft eller för kraftvärmeproduktion (CHP). Transport applikationer inkluderar drivkraft för bilar, bussar och andra mindre fordon (t ex gaffeltruckar) och som kraftaggregat (APU) för motorväg och terrängfordon. Portabla system använder bränsleceller som inte är permanent installerad eller bränsleceller i en bärbar enhet. Den här rapporten fokuserar på mindre portabla system så kallade mikrobränsleceller och definieras av att effekten är < 250 W. I spannet upp till 250 W ryms emellertid flera vitt skilda applikationer och tekniska utmaningar. Därför delar man in marknaden i olika effektområden, små (>1-10 W), medelstora (10-50 W), och större ( W) mikrobränsleceller. Mindre mikrobränsleceller med effekter från 1 till 10 W har möjliga tillämpningar i handburen elektronik, trådlösa sensorer, trådlösa nätverk och mindre effektkrävande utrustning för fritidsliv som t ex cykellampor och huvudlampor. De tekniska utmaningar som finns här handlar framförallt om hur värmebortförsel/kylning skall ske. I den lilla elektroniken finns inget utrymme för aktiva kylanordningar (fläktar). Fokus ligger på att göra cellen så liten som möjligt för att lättare kunna integrera produkten i önskad teknik. Andra problem som ännu inte är lösta är stabilitet/livslängd samt bränsleinfrastrukturen hur konsumenten skall tanka sin bränslecell. Medelstora, mikrobränsleceller mellan 10 och 50 W har möjliga tillämpningar i bärbar militär utrustning, i större portabel elektronik som DVD-spelare, videokameror och bärbara datorer (både för direkt kraft och för laddning av integrerade batterier), i räddningsutrustning och som reservkraft, vid ersättning av en del stationär kraft (APU). Även här finns utmaningar med kostnad, miniatyrisering och värmebortförsel. Större mikrobränsleceller på 50 till 250 W kan användas i bl a militär utrustning för t ex laddning av batterier, i räddningsutrustning och inom sjukvården, som extra kraft i t ex båt och husbil, i mindre elektriska fordon såsom rullstolar och mopeder, i små fjällstationer eller i annan fjärrkraft och i mindre obemannade farkoster. För den här typen av ersättningsprodukter är kostnadsaspekten viktig, t ex måste man försöka sänka material- och ingående systemkomponentkostnader. 3

11 2 Aktivitet och trender på dagens marknad Detta avsnitt grundas på information från öppna källor på Internet t ex Fuel Cell Today, pressmeddelanden och de granskade företagens egna hemsidor. Information har även inhämtats vid Intertek:s deltagande i konferenserna Small Fuel Cells 2011, 9-10 juni, Boston, USA och Mobile World Congress 2011, februari, Barcelona, Spanien. I Appendix 1 finns en sammanställning av de bolag som är verksamma inom mikrobränslecellsutveckling. 2.1 Marknadspotential för mikrobränsleceller Friluftsentusiaster, industriella användare, husägare, företag och andra användare som söker efter en trygg, bärbar strömkälla kommer snart att få se allt fler bränslecellslösningar på marknaden. Allt fler företag fortsätter att utveckla portabla bränsleceller, varav en del nu är redo för kommersialisering. En stor drivkraft för användning av mikrobränsleceller inom portabel elektronik är just efterfrågan på längre driftstid. Spridningen av trådlösa nätverk i inomhus- och utomhuslokaler gör att konsumenten söker efter lösningar som inte är bundna av det fasta elnätet för att få strömtillförsel. Bränslecellen som är ett bra komplement till dagens batterier, kan leverera omedelbar energi till de små elektroniska enheter som blivit en del av en modern livsstil. Av de mikrobränsleceller som lanseras på marknaden återfinns de flesta i produkter som externa laddare till mindre elektroniska enheter som mobiltelefoner och MP3 spelare. De externa laddarna kan användas både inom friluftsliv och vid resor när man inte har tillgång till det fasta elnätet. När allt fler applikationer och Internet används i mobiltelefoner och bärbara datorer sätts de nuvarande batterierna på prov. Än mer effektkrävande applikationer som live-streaming TV blir dessutom allt mer vanligt. Det pågår en konvergens mellan bärbara datorer och mobiltelefoner som gör att allt fler funktionaliteter adderas och att enheterna används mer intensivt och kräver högre effekter under en längre tid. Marknaden för mikrobränsleceller har även en stor potential i utvecklingsländer. Inom de närmsta fem åren väntas smarta asiatiska telefoner bli tillgängliga för låginkomsttagare och i Afrika syns en trend där man hoppat över de fasta telefonerna och nu går direkt på användning av smarta mobiltelefoner. Även datorer blir alltmer överflödiga nu när mobiltelefonen innehåller Internet, GPS och applikationer som gör det möjligt att utföra t ex bankärenden och söka information. I Afrika befinner sig de flesta mobiltelefonanvändarna inom ett mobilnät men inte inom ett elnät, detta banar väg för en försäljning av bränsleceller i form av mobiltelefonladdare. Här finns en stor potential för bränslecellstekniken. 4

12 Närmare 20 % av mikrobränslecellsföretagen satsar, utöver produkter för portabel elektronik, på att tillverka system som ersätter och kompletterar nuvarande utrustning för militären. Bränsleceller återfinns inom ett brett spektrum av militära tillämpningar. Anledningen till detta är att de är lättare, tystare och har längre körtid än många idag redan etablerade tekniker inom de militära tillämpningarna. 2.2 Marknadssegment och val av teknologi I det här avsnittet analyseras bolag som utvecklar produkter med effekter upp till 250 W. En närmare beskrivning över de företag som analyserats återfinns i Appendix 1. Totalt har 28 stycken mikrobränslecellsföretag analyserats och 14 stycken större elektronikföretag, verksamma inom bränslecellsutveckling, har fått en kortare beskrivning. Bränslecellsföretagen har kategoriserats utifrån följande marknadssegment: Konsumentelektronik o o Portabel elektronik: mobiltelefoner, bärbara datorer, mediaspelare, etc. Fritid: friluftsutrusting, camping, leksaker, etc. Militär verksamhet: ersätter/laddar batterier i portabel utrustning, övervakningssystem, etc. Industri: medicinsk utrustning, räddningsutrustning, reservkraft, etc. Utbildning: hobbyverksamhet och i utbildningssyfte I figur 1 visas den totala marknadsfördelningen för samtliga bolag som arbetar med bränsleceller, både renodlade mikrobränslecellsföretag och elektronikföretag. Marknaden domineras av konsumentprodukter med inriktning mot portabel elektronik. KONSUMENTPRODUKTER FRITID 16% MILITÄR VERKSAMHET 19% INDUSTRI 16% KONSUMENTPRODUTER PORTABEL 40% UTBILDNING 9% Figur 1 Marknadsfördelning för mikrobränsleceller. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling. I tabell 1 visas en sammanfattning av utvalda bolag verksamma inom mikrobränslecellsforskning och utveckling. 5

13 Tabell 1 Företag med fokus på mikrobränslecellsutveckling, företag markerat med *, har inget fokuserat marknadssegment utan utvecklar/tillverkar bränslecellsstackar för olika applikationer. FÖRETAG TEKNIK KONSUMENTPRODUKTER Portabel Fritid MILITÄR VERKSAMHET INDUSTRI UTBILDNING Angstrom Power PEMFC X Antig Technologies DMFC X X X Aquafairy PEMFC X Bing Energy* PEMFC Casio PEMFC X Cellkraft PEMFC X CellTech Power SOFC X CMR Fuel Cell DMFC X H2-Economy PEMFC X Heliocentris PEMFC X Hitachi DMFC X Horizon PEMFC X X X X X h-tec PEMFC X Hydrocell AFC X X X INI Power DMFC X X X X Jadoo Power PEMFC X X X KDDI DMFC X LG Chem DMFC X Lilliputian Systems SOFC X Matsushita Electric Industrial DMFC X MTI MicroFuelCells DMFC X X myfc PEMFC X Motorola DMFC X X Neah Power DMFC X X X NEC DMFC X NTT DoCoMo DMFC X PaxiTech PEMFC X X X Perl Hydrogen* PEMFC Pragma Industries PEMFC X Protonex SOFC, PEMFC X X X X Samsung DMFC, PEMFC X Seiko PEMFC X SFC Energy DMFC X X X X Sharp DMFC X Sony DMFC X SRE PEMFC X X STMicorelectronics PEMFC X Tekion FAFC X X Toshiba DMFC X Trulite PEMFC X UltraCell Högtemp PEMFC X Ultra Electronics AMI SOFC X X X 6

14 2.2.1 Konsumentprodukter Konsumentprodukter har delats in i två kategorier; portabel elektronik och fritid. Med portabel elektronik menas bl.a. videokameror, mediaspelare, mobiltelefoner och bärbara datorer. Totalt riktas 56 % av mikrobränslecellsmarknaden på konsumentprodukter. Majoriteten av dessa (40 %) är produkter för portabel elektronik. I figur 2 visas samtliga analyserade bolags val av teknologi för portabel elektronik. SOFC 7% Övriga tekniker 3% DMFC 57% PEMFC 33% Figur 2 Val av teknologi för portabel elektronik. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling. Bränsleceller av DMFC-typ är dominerande för portabel elektronik och valet av denna teknologi syns framförallt bland de större elektronikföretagen. Bland de renodlade bränslecellsföretagen är fördelningen lika mellan de som väljer att satsa på PEMFC och DMFC teknologin. I kategorin övriga tekniker finns FAFC (myrsyra bränsleceller) från Tekion. Under kategorin fritid finns diverse konsumentprodukter, allt från leksaker och ficklampor till reservkraft för friluftsliv t ex användning i båtar och husbilar. Potential finns även i tillämpningar som belysning, skyltning och elektroniska displayer. Kategorin domineras av PEMFC produkter. I figur 3 visas valet av bränslecellsteknologi bland fritidsprodukter. Bland övriga tekniker finns AFC (alkaliska bränsleceller) från Hydrocell. Övriga tekniker 9% SOFC 18% DMFC 18% PEMFC 55% Figur 3 Val av teknologi för fritidsprodukter. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling. 7

15 2.2.2 Militär verksamhet Varje år satsar militären stora summor pengar på mikrobränslecellsforskning. Detta har hjälpt ett flertal bränslecellsutvecklingsföretag, som parallellt har siktet på den civila marknaden, med nödvändig finansiering. För militärer i fält erbjuder portabla bränsleceller en möjlighet till viktreducering vid längre uppdrag jämfört med dagens batterier. Idag riktas 19 % av mikrobränslecellsföretagens fokus på militära applikationer. DMFC-teknologin (figur 4) har fortfarande en klar majoritet bland lanserade produkter, då systemutvecklingen kommit långt samtidigt som bränslet är relativt enkelt att hantera logistiskt. Militären efterfrågar idag produkter där man kan använda befintliga bränslen som JP-8 och diesel. Detta gör SOFC tekniken väldigt attraktiv och flera företag bedriver just nu utveckling av bränsleceller kring denna teknik. SOFC 21% Övriga tekniker 21% PEMFC 21% DMFC 37% Figur 4 Val av teknologi för militär verksamhet. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling Industri Marknadssegmentet industri omfattar områdena räddningstjänst, sjukvård och industriverksamhet. Inom industrin används mikrobränsleceller antingen för uppladdning av batterier eller som reservkraft integrerat i utrustningen. Bränsleceller kan även användas till utrustning som är belägen långt ifrån det fasta elnätet, t ex vid vägarbeten. PEMFC dominerar som val av bränslecellsteknologi för industritillämpningar, se figur 5. Övriga tekniker 8% SOFC 17% DMFC 33% PEMFC 42% Figur 5 Val av teknologi för industritillämpningar. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling. 8

16 2.2.4 Utbildning Mikrobränsleceller för utbildning produceras som utbildningskitt för lärare, studenter och ingenjörer som vill bekanta sig med tekniken. Tekniken som används är helt övervägande av PEMFC-typ. I den här rapporten återfinns sex stycken bolag som tillverkar bränsleceller för utbildning. 2.3 Geografisk fördelning mikrobränslecellsföretag Huvudkontoren till de 42 stycken bränslecellsföretagen som har analyserats är fördelade över världen enligt följande: 14 st i Nordamerika, 11 st i Europa och 17 st i Asien, se figur 6. Nordamerika Europa Asien Mikrobränslecellsföretag Mikrobränslecellsföretag Mikrobränslecellsföretag Angstrom Power Cellkraft Antig Technology CellTech Power CMR Fuel Cell H2-Economy INI Power Systems h-tec Horizon Fuel Cell Jadoo Power Systems Heliocentris Aquafairy Lilliputioan Systems Hydrocell Bing Energy MTI Micro Fuel Cells Pragma Industries Perl Hydrogen Neah Power Systems myfc Protonex PaxiTech Tekion SFC Energy Trulite SRE UltraCell Ultra Electronics AMI Stora elektronikföretag Stora elektronikföretag Stora elektronikföretag NTT DoCoMo STMicroelectronics Casio Motorola Hitachi KDDI Totalt: 14 stycken Totalt: 11 stycken LG Chem Matsushita Electric Industr. NEC Samsung Seiko Sharp Sony Toshiba Figur 6 Totalt: 17 stycken Geografisk fördelning för de analyserade mikrobränslecellsföretagens huvudkontor USA, Kanada, Japan, Korea och Tyskland har en ledande position inom utveckling av bränsleceller. I Japan bedrivs huvuddelen av mikrobränslecellsforskningen av de stora elektronikbolagen (konsumentelektronik). Nordamerika har en ledande position för utvecklingen av militära system. Bränslecellsystem innehåller flera potentiellt sällsynta metaller såsom platina och rutenium men även vissa sällsynta jordartsmetaller. För närvarande är 9

17 Sydafrika och Ryssland ledande producenter av platina till den globala marknaden. Att en så stor andel av platinaproduktionen är begränsad till två länder kan ge upphov till prisskillnader och/eller geopolitiska spänningar om efterfrågan från de nya marknaderna för bränslecellssystem blir för stor. 2.4 Aktivitet under året Under 2011 har flera bärbara bränslecellsprodukter för portabel elektronik lanserats och en del har nu även dykt upp till försäljning. De små elektroniska enheterna som lanseras är antingen av PEMFC eller DMFC typ. På konferensen Small Fuel Cell 2011, som hölls i Boston, USA, deltog betydligt färre personer än tidigare år. Majoriteten av de bränslecellsföretag som höll presentationer var tillverkare av bärbara SOFC system. Detta stärkte ytterligare den tydliga trenden att PEMFC och DMFC företagen är nära kommersiell status. Dessa företag satsar nu alla sina resurser på produktlansering istället för att besöka forum där man diskuterar teknikutveckling och nätverkar med företag inom samma område. Antalet transporterade bränslecellssystem fortsatte att växa under 2010, vilket också återspeglar den pågående trenden mot kommersialisering. Antalet transporterade bränslecellsystem per år har mer än fördubblats sedan Totalt har portabla tillämpningar ökat som andel av den totala globala transporten, figur 7. Ökningen i transporter av stationära system berodde främst på ökningar i bostads- och reservkrafts applikationer. För portabla tillämpningar var tillväxten främst som externa batteriladdare, militära tillämpningar, och för fjärrövervakning. Figur 7 Andel av globala bränslecellstransporter baserat på ansökningar ( ) Källa: Pike Research ( Kommersialisering av konsumentprodukter Några av de största aktörerna på mikrobränslecellsmarknaden för konsumentelektronik är idag de tre asiatiska företagen; Horizon Fuel Cell, Toshiba och Aquafairy som alla har produkter till försäljning via nätet, samt myfc från Sverige som meddelat att deras system skall finnas till försäljning i dagligvaruhandeln i slutet av

18 Bland de första produkterna till mindre elektroniska enheter som mobiltelefoner och MP3-spelare finns Horizon Fuel Cells externa laddare, MiniPak till försäljning. MiniPak som visas i figur 8, är ett PEMFC-system med en kontinuerlig uteffekt på 2W (5V, 400mA). Systemet levereras tillsammans med 2 stycken bränsleampuller, Hydrostik, på 12 Wh vardera. Bränsleampullen går att återanvända genom att fylla på den med nytt bränsle (vätgas). Horizon har även utvecklat Hydrofill, en tankstation som genererar vätgas genom elektrolys. Tankstationen säljs som ett separat tillbehör och möjliggör påfyllning av bränsleampullen hemma. Vid drift måste MiniPak hållas i horisontellt läge för att systemet skall få ett tillräckligt luftflöde och för att vattenförvaltning i systemet ska fungera (vatten släpps ut i skurar av ånga från toppen av enheten). Figur 8 Horizon Fuel Cell, MiniPak Även Toshiba lanserade under hösten 2009 ett 2 W DMFC-system, Dynario. Dynario är en extern laddare för små, mobila enheter och produkten säljs tillsammans med små bränsleflaskor på 50 ml innehållande en metanol/vattenblandning. I figur 9 visas Toshibas produkt tillsammans med bränslepåfyllningsflaskorna. En påfyllning innehållande 14 ml skall enligt uppgift räcka till 2 laddningar av en mobiltelefon. Figur 9 Toshiba, Dynario Dynario lanserades enbart i en begränsad upplaga på 3000 enheter och har idag sålt slut. Toshiba kommer att mäta kundernas reaktion och yttrande från den japanska utgåvan av Dynario. Resultatet kommer att spegla utvecklingen av framtida DMFC produkter från Toshiba. Aquafairy lanserade i april 2011 en 3 W bränslecellsladdare, AF-M3000, för små portabla enheter, figur 10 på nästa sida. 11

19 Figur 10 Aquafairy, AF-M3000 Avsaknaden av en bränsleinfrastruktur har lett till nya lösningar där alkalimetaller som natrium och kalium får reagerar med vatten och bilda vätgas. Aquafairys system drivs med engångsbränslekasetter innehållande kalium som tillsammans med vatten genererar vätgas i systemet. En kassett räcker för att ladda en IPhone under 90 minuter. Figur 11 illustrerar ett byte av bränslekassetten. Systemet levererar omedelbart en uteffekt när vatten adderats till kassetten. Systemet har ingen på/av knapp och man kan därför inte avbryta vätgasreaktionen. 1) Öppna förpackningen till bränslekasetten 2) Bränslekasetten sätts i bränslecellen 3) Fyll på med vatten 4) Enheten startar direkt när vätgas genereras i reaktion Figur 11 Aquafairys bränslecell laddas med en bränsleampull och vatten Aquafairy är inte det enda företaget med den här typen av bränslelösning. Det svenska företaget myfc lanserade i början av 2011 sitt bränslecellssystem PowerTrekk. PowerTrekk laddas med ett natriumkiselsalt som tillsammans med vanligt vatten, reagerar och bildar vätgas. Detta visar att denna typ av bränslelösning har kommit till ett stadium där en användbar produkt kan skapas och säljas. 12

20 PowerTrekk är en portabel laddare framtagen för att användas i utemiljö, exempelvis när man är ute en längre tid och inte har tillgång till ett eluttag. PowerTrekk kan användas för att ladda mobiltelefonen, digitalkameran eller GPS:en. myfc uppger att PowerTrekk skall finnas i butik i slutet av året. I figur 12 visas myfc s bränslecellssystem och till höger syns även bränslekassetten (PowerPukk) som genererar vätgas när natriumsalt reagerar med vatten som man fyller på i systemet. Figur 12 myfc, PowerTREKK De ovan beskrivna systemens produktspecifikationer redogörs i tabell 2 på nästa sida. Till skillnad mot de tre asiatiska företagen har myfc valt att integrera ett större li-jon batteri i sitt system. PowerTrekk kan därför ge en max effekt på 5 W, även om stacken bara ger 2,5 W. Om en lägre effekt (<2,5 W) tas ut från systemet, används den överblivna energin för att ladda det integrerade batteriet. Horizon Fuel Cell s, Aquafairy s och myfc s system är alla PEMFC system som drivs med vätgas. De olika bolagen har valt att lagra vätgasen på olika sätt och som tidigare nämnt satsar Horizon på en metall hydrid lösning medan Aquafairy och myfc använder en alkalimetall som tillsammans med vatten reagerar och bildar vätgas. Horizons lösning lämpar sig väl vid resor eller i affärslivet, då man enkelt kan ladda telefonen med en vätgasampull som placeras i systemet. Nackdelen är att ampullerna måste fyllas på via en tankstation. Tankstationen i sin tur behöver el för att via elektrolys generera vätgas. Detta gör tekniken mindre flexibel om du under längre tid befinner dig långt från ett elutag. För campingliv och i utvecklingsländer där el från ett eluttag inte alltid finns tillgängligt, kan engångskassetterna med bränsle (alkalimetall) från Aquafairy och myfc ses som en effektiv lösning trots att man måste pilla med vatten för att starta reaktionsprocessen. Kassetterna är lätta att bära med och behöver inte heller fyllas på. Samma flexibla lösning får man med Toshiba s DMFC system som tankas med metanol men även här krävs hantering av vätska för att förbereda systemet. 13

21 Tabell 2 Specifikation Produktspecifikation för Horizon s, Toshiba s, Aquafairy s och myfc s bränslecellssystem för att ladda portabel elektronik. Horizon MiniPak Toshiba Dynario Aquafairy AF-M3000 myfc PowerTrekk Bränselcell PEMFC DMFC PEMFC PEMFC Bränsle Vätgas lagrat i metall hydrid Ampull: 12Wh, 90g Metanol Kassett: 50ml/92g Kaliumhydrat + vatten Kassett: 3Wh, 16,8g Natriumkiselsalt + 15 ml vatten Kassett: 4Wh, 30g Effekt ut 2 5V, 400 ma 2 5V, 400 ma 3,5 5,2 V 5 5 V, 1000 ma 2,5 W från BC och 5 W tillsammans med li-jon batteri (1600 mah, 3.7 V) Dimensioner B104 x D25 x H68 B150 x D21 x H74,5 B118,6 x D21 x B66 x D128 x H42 [mm] H67,6 Vikt (utan ca 80g ca 280g ca 128g ca 175g bränsle) Temperatur intervall +0 C C +10 C C x +5 C C Av de tre system som finns idag på marknaden går Horizon Fuel Cell in med en relativt låg prissättning för MiniPak som kan köpas från Arcola Energy i Storbritannien. För Horizons bränslecellssystem MiniPak betalar man 75 och en vätgasampull (HydroStik) kostar 10. Som jämförelse säljs Toshibas system Dynario för 229 (JPY 29,800) och Aquafairys system, AF-M3000, för 202 (JPY 26,250). Horizon erbjuder även en tankstation för påfyllning av deras vätgasampuller för 250. Störst på marknaden för fritidsapplikationer är det tyska företaget SFC Energy. För fritidsentusiaster säljs EFOY COMFORT, ett portabelt DMFCsystem som laddar 12 V blybatterier kontinuerligt, se figur 13. Systemet lämpar sig bra för användning i husbilen eller båten. EFOY finns i tre utföranden, EFOY COMFORT 80, 140 och 210. Modellen definieras av laddningskapaciteten/dag. Figur 13 EFOY COMFORT drivs med metanol och laddare kontinuerligt batterier som kan driva konsumentelektronik. 14

22 SFC Energy lämnar 2 års garanti på EFOY 80 och 140, och 5 års garanti för EFOY 210. Dimensioner för systemet och bränslet som säljs antingen i 5 L eller 10 L syns i figur 14. Figur 14 Dimensioner för EFOY COMFORT och tillhörande bränsle (5L eller 10 L) Kommersialisering av portabla system för militären Många av de företag som i första hand satsar på militära applikationer vill även i framtiden sälja produkter för kommersiella ändamål och för industrin. Militären satsar varje år stora summor pengar på mikrobränslecellsforskningen. Detta hjälper företagen med nödvändig finansiering även om de parallellt har siktet på den civila marknaden. Det tyska företaget SFC Energy säljer även robusta system till militären och deras produkter tillhör de mest avancerade militära, portabla bränslecellssystem som finns tillgängliga på dagens marknad. SFC Energy har idag tre (DMFC) system till försäljning; Jenny (25 W), Emily (90 W) och FC250 (250 W). Till systemen säljs även en Power Manager, batterier och solceller. SFC lanserade nyligen även Jenny ND Terra som är anpassad efter svåra klimatförhållanden och även går att gräva ner under jord, se figur 15. Figur 15 Jenny ND Terra i fält 15

23 På Small Fuel Cell 2011 visade både Protonex och Ultra Electronics AMI på behovet av bränslecellssystem i effektfönstret 100 W till 1 kw. I dessa effektstorlekar har batterilösningar begränsningar i storlek och driftstid men effektbehovet är fortfarande för litet för att använda förbränningsmotorer som är bullriga, tunga och släpper ut avgaser. Sambandet illustreras i figur 16. Mobiltelefoner Batterier Bärbara datorer Portabla system Portabla bränsleceller Protonex och Ultra Electronics AMI definierar en konkurrenskraftig marknad för portabla mikrobränslecellssystem mellan W. Förbränningsmotorer Små generatorer UPS Fastigheter Transport 100 W 1000 W 10,000 W Figur 16 Vid högre effekter har batterier begränsningar i vikt och driftstid och förbränningsmotorerna är både otympliga och bullriga för portabla applikationer. Bränslecellen som vid högre effekter har en högre energitäthet än traditionella batterier kan reducera vikten för militären i fält då man till skillnad mot att bära med sig flera batterier, enbart behöver ta med nya bränsleampuller. Bränslecellssystemet är också helt tyst och avger inga avgaser. För militära ändamål har Protonex ett 300 W PEMFC system (M300-CX) och en Power Manager till försäljning. M300-CX drivs med reformerad metanol. Bolaget satsar också på att utveckla ett 150 W SOFC-system (S150-CX) som beräknas lanseras inom 2 år. Protonex konkurrent Ultra Electronics AMI som enbart fokuserar på SOFC-tekniken är för närvarande före i utvecklingen av dessa system. I juli 2011 inledde Ultra Electronics AMI fälttester i Afghanistan. Systemet är på 300 W och kommer att säljas tillsammans med en Power Manager förmodligen redan i slutet av AMI s system använder propangas som bränsle. Propan är både billigt och enkelt att få tag på över hela världen vilket gör att det lämpar sig bra som militärt bränsle. CellTech Power satsar också på SOFC system för militära applikationer. Systemen baseras på företagets patenterade teknik, Liquid Tin Anod SOFC (170mW/cm 2 ) som utgör grunden till stackar i olika effektklasser. Idag pågår utveckling av system på mellan W, men fokus finns att bygga en modul på 500 W som skall användas som byggsten i större stationära system. 16

24 Under konferensen Small Fuel Cell 2011 diskuterades fördelarna med att utveckla bärbara SOFC-system för militära applikationer, se tabell 4. Bränsleflexibiliteten kan nämnas som en av de viktigaste anledningarna. Tabell 3 Fördelar med SOFC Bränsle Vattenfri drift Enkelt system vilket sänker produktionskostnaden Design Inga toxiska effekter Hög arbetstemperatur Fördelar med SOFC-tekniken i portabla system Inga problem relaterat till infrastruktur Tillgängligt världen över Låg kostnad Bränsleflexibelt Systemet fryser inte vid drift <0 C Lätt att bära Ingen reformer Enkel system integration Tunn anod Lågt syrebehov Ruggad design tubular stack Inga farliga emissioner Säker för användaren Inte känslig för svavel och koldioxid Med undantag för det tyska företaget SFC Energy, drivs utvecklingen av bränslecellssystem för militära ändamål i USA. Bland dessa företag kan nämnas UltraCell (reformerad metanol/pemfc), Neah Power Systems (DMFC), Jadoo Power (PEMFC), INI Power systems (DMFC) samt de tidigare nämnda företagen Protonex (PEMFC, SOFC), Ultra Electronics AMI (SOFC) och CellTech Power (SOFC). I Appendix 1 finns en närmare beskrivning av de olika företagen. 17

25 2.4.3 Bolagsförändringar November 2009: Medis Technologies försätts i konkurs och alla (70 stycken) anställda blir uppsagda. Bolaget lyckades inte få tag på nödvändig finansiering och tvingades därför lägga ner verksamheten. Tidigare under året hade bolaget sagt upp ytterligare 100 anställda. Februari 2010: Neah Power Systems förvärvar CyVolt Energy Systems teknik och tillgångar. Förvärvet kommer att öka förmågan att tjäna flera olika marknader, från låg effekt konsumentprodukter till högre effektområdet industri-, konsument-, och militära tillämpningar. Juli 2010: SFC Smart Fuel Cell byter bolagsnamn till SFC Energy. Januari 2011: Adaptive Materials förvärvas av Ultra Electronics (numera Ultra Electronics AMI). Adaptive Materials kommer att fortsätta att utveckla och tillverka sina propandrivna bränslecellsystem från anläggningen i Michigan. Övrigt: Det har tillkommit fem stycken mikrobränslecellsföretag i Appendix 1 jämfört med förra årets rapport. Bland dessa finns Bing Energy, Perl Hydrogen, Pragma Industries, Trulite samt CellTech Power. Dessutom har EnerFuel, IdaTech och Power Air Corporation tagits bort ur Appendix 1 då deras fokus är på system med effekter 250 W. 18

26 3 Standardisering och lagstiftning IEC (International Electrotechnical Commission) bedriver internationellt standardiseringsarbete inom det elektrotekniska området. Den internationella kommittén IEC/TC 105 Fuel Cell Technologies bildades 1999 och har till uppgift att utveckla enhetliga internationella standarder för bränslecellsteknik i alla typer av tillämpningar. Det internationella standardiseringsarbetet inom IEC/TC 105 sker inom ramen för publikationen IEC IEC/TC 105:s standardiseringsarbete kring mikrobränsleceller bedrivs inom tre arbetsgrupper med fokus på säkerhet, prestanda respektive kompatibilitet. Inom IEC definieras mikrobränsleceller som bränslecellsystem och bränslelager som man enkelt kan bära med sig, som levererar DC uteffekt till konsumentelektronik och vars nominella spänning och uteffekt inte överstiger 60 V DC respektive 240 W. Mikrobränslecellsystem antas bestå av: en mikrobränslecellseffektenhet en bränsleampull en vattenampull (valfri) en avfallsampull (valfri) Standardiseringsarbetet kring mikrobränsleceller har mynnat ut i fyra stycken dokument: IEC Micro fuel cell power systems Safety IEC/PAS Micro fuel cell power systems Safety Water reactive (UN Devision 4.3) compounds in indirect PEM fuel cells IEC Micro fuel cell power systems Performance test methods IEC Micro fuel cell power systems Fuel Cartridge Interchangeability IEC (Utgåva 1.0, ) fokuserar på konsumentsäkerhet och beskriver ett antal material- och konstruktionskrav för bränslecellsystemets olika komponenter, samt en rad olika typtester för att säkerställa en rimlig grad av säkerhet för normal användning. Dokumentet täcker bränsleceller som drivs med metanol eller metanol/vattenlösningar. Tilläggskrav och avvikande krav för andra bränslen finns redovisade i bilagor till denna standard (Annex A-F). IEC/PAS (Utgåva 1.0, ) omfattar specifikt mikrobränslecellsystem där vätgasen (bränslet) producerats från en reaktion mellan en vattenlösning och en fast förening (UN Division ) i ett indirekt PEMFC-system. Föreningar skall finnas listat i UN-Division 4.3 och består av vattenreaktiva blandningar, legeringar, föreningar eller kemiska hydrider. 1 UN Division 4.3 (water reactive): Ett material som i kontakt med vatten utvecklar brandfarliga gaser och som klassificeras som ett vattenreaktivt ämne under UN Division

27 Ämnen förknippade med underliggande risker eller som inte är tillåtna att transporteras med flyg enligt ICAO: s tekniska anvisningar, tillåtas inte enligt denna IEC/PAS IEC (Utgåva 1.0, ) definierar testmetoder för utvärdering av bränslecellsystems prestanda. IEC (Utgåva 1.0, ) behandlar kompabilitet mellan bränsleampull, mikrobränslecellseffektenhet och den elektroniska utrustningen (systemet) som bränslecellen ska driva för att uppnå bibehållen säkerhet och prestanda. De senaste åren har regelverket för små bränsleceller och bränsleampuller tagit stora steg framåt. I mars 2010 fastställdes mikrobränslecellsstandarden för säkerhet. Standarden är mycket viktig för att kunna garantera produktsäkerhet av enheter på marknaden. International Civil Aviation Organization (ICAO) har utarbetat villkor som tillåter olika typer av bränsleceller och tillhörande bränslen som handbagage på passagerarflygplan. Bränsleceller som tas ombord på kommersiella flygplan ska motsvara kraven som ställts upp i standardiseringsdokumentet för säkerhet samt vara märkta med tillverkarens certifiering som visar att de uppfyller dessa krav. Bränslecellen och bränsleampullen måste även vara märkt med kemiskt innehåll och volym. Det slutliga regelverket finns på Federal Registers hemsida: En lista med kommersiellt tillgängliga bränslecellsenheter kan man hitta på US Fuel Cell Council:s (USFCC) hemsida. 20

28 4 IEA Annex 27 workshop I oktober 2010 hölls ett möte inom IEA Annex 27 för diskussion om bärbara bränsleceller. Mötet hölls i Jülich, Tyskland, och arrangerades av Forschungszentrum Jülich, Institut für Energieforschung, IEF-3: Brennstoffzellen. Mötet omfattade deltagare från universitet och forskningsorganisationer från ett flertal länder. Deltagande organisationer presenteras i tabell 5. Tabell 4 Deltagare Annex 27 Land Kanada Tyskland Tyskland Tyskland Österike Korea Japan Italien Organisation National Research Council (NRC) Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT FWB Forschungszentrum Jülich GmbH Technische Universität Graz (TU Graz) Korean Institute of Energy Research (KIER) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) Istituto di Tecnologie Avanzate i Energia (CNR-ITAE) Mötet behandlade följande ämnen: System, stack och cell design Förbättring av livslängd Reformering av etanol Yoshinori Miyazaki (principal research scientist) från AIST gav en detaljerad beskrivning av Toshibas Dynario, en DMFC på 2W. Systemet laddar mindre enheter (DC 5V, max 400 ma) via en USB port och har ett integrerat li-jon batteri som används under starten av systemet. Dynario är idag slutsåld, och såldes via Toshibas webbshop i Japan och kostade nästan 2000 SEK (220 EUR). Till systemet kunde man köpa ett paket på fem stycken bränsleampuller för ca 200 SEK (23 EUR). En bränsleampull räcker för att ladda ett mobiltelefonbatteri 7 gånger, dvs. priset för att ladda en telefon en gång är cirka 6 SEK. Bränslet består av en blandning av metanol och vatten, där 98% är metanol och 2% är vatten. Totalt kan man fylla i 14 ml bränsleblandning i systemet som förbrukar ca 60 μl/min. Både bränslecellen och bränsleampullen från Toshiba har genomgått och klarat alla tester enligt IEC (Micro fuel cell power systems Safety) och IEC (Micro fuel cell power systems Fuel Cartridge Interchangeability). Inga farliga emissioner som kolmonoxid, formaldehyd eller metanol har detekterats från Dynario. I den kemiska reaktionen konsumeras ca 60 ml syre/min samtidigt avges ca 50 ml koldioxid/min och ca 60 μl vatten/min. Detta kan ställas i relation till att en människa avger ca 1 L koldioxid/min. Yoshinori Miyazaki påpekade svårigheterna med att utföra 21

29 emissionstester i enlighet med mikrobränslecellsstandarden, IEC Testerna analyserar nivåerna för 6 olika gaser, där den maximala koncentrationsnivån bestämts utifrån en homogen gasblandning. Enligt Yoshinori Miyazaki är restriktionerna för strikta och hindrar därigenom motivationen för utveckling av systemen. Gällande regler och förordningar återspeglar inte den verkliga användningen av vätgas och bränslecellteknik och är inte synkroniserad mellan olika länder. I figur 17 visas en bild på hur emissionstester genomförts för ett bränslecellsystem som kan användas i nära anslutning till munnen eller näsan. Figur 17 Gaskoncentrationen mäts genom att använda en termisk docka och en dummy som avger spårgaser Kim Sang-Kyung, Fuel Cell Research Center på KIER lyfte fram forskningsresultat på DMFC MEA, med en livslängd på upp till 10,000 h för en enkel cell. KIER har utvecklat bränslecellssystem sedan 1994, då deras forskning och utveckling inom DMFC-teknik startade. Systemen som utvecklas har tillämpningar i effektområdet från några Watt upp till 800 W. Pågående tillämpningar för projekt inom utveckling av DMFC-stackar är bland annat en scooter som nu finns för demonstration. Scootern är försedd med en 800 W bränslecellsstack bestående av två mindre stackar på vardera 45 stycken celler med en aktiv ytarea på 102 x 151 mm 2. Varje stack har en nominell effekt på V. Systemet som är en hybrid med ett Li-jon batteri på 1,6 kw har dimensionerna 120 x 190 x 175 mm 3 med en energitäthet på 175 W/L. Scootern kan köra i en max hastighet på 35 km/h. KIER utvecklar även DMFC stackar för mindre portabla enheter och mobiltelefoner. Ett exempel på detta är ett V system på >1,2 kg för militära applikationer som har utvecklats för att ersätta befintliga batterier. Systemet har klarat tester i ett extremt temperaturfönster från -32 C till +65 C och har en energitäthet på 0,72 kwh/kg. Gaetano Squadrito presenterade pågående projekt på CNR-ITAE i Italien. CNR-ITAE inriktar sig på material- och komponenttillverkning men även stackutveckling för PEMFC, DAFC och SOFC. Totalt arbetar 49 stycken forskare, 14 stycken tekniker och 5 stycken administratörer på institutionen. CNR-ITAE tittar på nya katalysatorer med strukturer som inte baseras på kol utan polyanilin vilket visat sig vara mer stabilt. ITAE har även utvecklat en bränslecellsdriven cykel med en PEMFC på 250 W. Modellen kallas Bhyke och visas i figur