Bevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekniken för Elforsk rapport 10:29

Transkript

1 Bevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekniken för 2009 Elforsk rapport 10:29 Anders Lundblad, Filippa Hansson Eva Fontes, Emelie Wennstam Mars 2010

2 Bevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekniken för 2009 Elforsk rapport 10:29 Anders Lundblad, Filippa Hansson Eva Fontes, Emelie Wennstam Mars 2010

3 Förord Denna rapport är framtagen inom projektet Teknikbevakning av bränslecellsområdet under 2009 (Elforsk projektnummer 20009). Rapportens huvudsakliga slutsatser presenteras i en slutrapport för hela teknikbevakningsprojektet (Elforsk rapport 10:01). Projektet har till största delen finansierats av Energimyndigheten. E.ON Sverige, Volvo, Vätgas Sverige och FMV har bidragit med egeninsatser. Stockholm mars 2010 Bertil Wahlund Programområde El- och värmeproduktion

4 Sammanfattning Portabla bränsleceller, eller mikrobränsleceller som de ofta kallas, definieras vanligtvis av att effekten är lägre än 250 W. I spannet upp till 250 W ryms emellertid flera vitt skilda applikationer och tekniska utmaningar. Den största drivkraften för utveckling av portabla bränsleceller är det som på engelska kallas The Power Gap Problem. Dagens elektriska produkter kan inte längre uppfylla kraven på ökad driftstid. Problemet illustreras tydligt för bärbara datorer där driftstiden i urkopplat läge från nätet är begränsat till 2-4 timmar, eller i mobiltelefonen där taltiden förkortats signifikant p.g.a. effektkrävande applikationer som Internet, GPS och MP3-spelare. Portabla bränsleceller skulle kunna vara en framtida lösning då de kan nå långt högre energitätheter än vad som är möjligt för litiumjonbatterier. Ett första steg för mikrobränsleceller in på marknaden är som extern laddare. 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. I den här teknikbevakningsrapporten har totalt 29 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. De tre främsta teknologierna för portabla bränslecellsystem är polymerelektrolytbränsleceller (PEMFC) och direktmetanolbränsleceller (DMFC) och fastoxidbränsleceller (SOFC). Regelverket för små bränsleceller och bränsleampuller har tagit stora steg framåt. Standarder och föreskrifter för bränsleceller och bränslen, inklusive väte, har utvecklats genom att definiera kraven för transport, både för kommersiell distribution och för personligt bruk. International Civil Aviation Organization (ICAO) har godkänt ändringar i sina tekniska instruktioner Transport av farligt gods med flyg för att möjliggöra att olika typer av bränsleceller och tillhörande bränslen kan medföras som handbagage på passagerarflygplan. De nya reglerna underlättar för en framtida kommersialisering av portabla bränsleceller för konsumentelektronik. Mycket av den akademiska forskningen kring bärbara bränsleceller fokuserar på att minska eller helt utesluta användningen av platina i bränslecellen i syfte att få ner kostnaderna. Målet är att få ner kostnaden per wattimme under priset för batterier och förbränningsmotorer.

5 Summary The definition of portable fuel cells, or micro fuel cells as they are often called, is usually that its nominal power is below 250 W. There are, however, several widely separated applications and technical challenges in the span up to 250 W. The major driving force in the market for portable electronics is what is called The Power Gap Problem. Today's electrical products can no longer meet the demands for increased runtime. The problem is clearly illustrated for laptop computers where the operating time in the unset position from the grid is limited to 2-4 hours, or for mobile phones where talk time is shortened significantly due to power demanding applications such as Internet, GPS and MP3 player. Portable fuel cells could be a future solution as they can deliver far higher power densities than lithium ion batteries. The market for fuel cells in portable electronics is to start with as external chargers. It is not until the next phase, when miniaturizing and power density have been further improved, that the micro fuel cells will supply the portable electronic products directly, and then often in hybrid systems with a battery as back up to better cope with start up and power peaks. There will be several years before the micro fuel cells are ready to be introduced on a wide front as the primary power source for computers and mobile phones. A first step for micro fuel cells to enter the market is as an external charger that can supply power to existing technology. In the second phase, when the miniaturization and power density has taken another step forward, micro fuel cells will 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. In this technique survey report, 29 pure 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 important key issues for micro fuel cell industry development. A number of players dedicated to fuels have now entered the micro fuel cell space. In addition to the analyzed micro fuel cell companies, the report includes and analysis of 14 major electronics companies active in fuel cell development, and 14 pure fuel cartridge companies have also been described. The three main technologies for portable fuel cell systems are Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) and Solid Oxide Fuel Cells (SOFC). The regulatory frameworks for small fuel cells and fuel cartridges have taken major steps forward. Specifications and standards for fuel cells and fuels, including hydrogen, have been developed by defining the requirements for transportation, both for commercial distribution and for personal use. International Civil Aviation Organization (ICAO) has approved changes to its technical instructions "Transportation of Dangerous Goods by Air" to allow fuel cells and a wide range of fuels to be carried on board passenger aircraft as carry-on baggage. The new rules will facilitate the future commercialization of portable fuel cells for consumer electronics.

6 Much of the academic research on portable fuel cells is focused on reducing or completely eliminating the use of platinum in order to bring down costs. The goal is for it to be cheaper (per watt hour) than batteries or internal combustion engines.

7 Innehåll 1 Inledning Bränslecellen Bränslen Effekt- och tillämpningsområden för portabla bränsleceller Aktivitet och trender på dagens marknad Aktivitet under året Marknadssegment och val av teknologi Konsumentelektronik Militär verksamhet Industri Utbildning Renodlade bränsleföretag Geografisk fördelning av bränslecellsföretag Marknadsutveckling 4 Standardisering och lagstiftning 5 IEA Annex 27 workshop 6 Aktivitet inom mikrobränslecellsforskningen Appendix företag och produkter Renodlade mikrobränslecellsföretag Adaptive Materials Inc. Teknik: SOFC Angstrom Power Inc. Teknik: PEMFC Antig Technology Teknik: DMFC Aquafairy Corporation Teknik: PEMFC Cellkraft Teknik: PEMFC CMR Fuel Cell Teknik: DMFC CyVolt Teknik: AEM EnerFuel Teknik: högtemp. PEMFC H2-Economy Teknik: PEMFC Heliocentris Teknik: PEMFC Horizon Fuel Cell Technologies Teknik: PEMFC h-tec Teknik: PEMFC Hydrocell Oy Teknik: AFC IdaTech Teknik: PEMFC INI Power Systems Teknik: DMFC Intelligent Energy Teknik: PEMFC Jadoo Power Systems Teknik: PEMFC Lilliputian Systems Teknik: SOFC Medis Technologies Teknik: DLFC MTI MicroFuelCells Teknik: DMFC myfc Teknik: PEMFC Neah Power Systems Teknik: DMFC PaxiTech Teknik: PEMFC Power Air Corporation Teknik: ZAFC Protonex Teknik: SOFC, PEMFC SFC Smart Fuel Cell Teknik: DMFC SRE Teknik: PEMFC Tekion Teknik: FAFC... 33

8 UltraCell Corporation Teknik: högtemp. PEMFC (RMFC) *NanoDynamics* Teknik: SOFC *Polyfuel* Teknik: DMFC *Voller Energy Group Teknik: PEMFC* Stora elektronikföretag med bränslecellsutveckling Casio Teknik: PEMFC Hitachi Teknik: DMFC KDDI Teknik: DMFC LG Chem Teknik: DMFC Motorola Teknik: DMFC Matsushita Electric Industrial Teknik: DMFC NEC Teknik: DMFC NTT DoCoMo Teknik: DMFC, PEMFC Samsung Teknik: DMFC, PEMFC Seiko 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 Hydrodevice Co Ltd I-power JSW Kurita Water Industries Teknik: DMFC (CMFC) ECD Ovonics SiGNaChem Tianjin Highland Treibacher... 38

9 1 Inledning 1.1 Bränslecellen Ett portabelt bränslecellsystem, eller mikrobränslecell som det ofta kallas, består av en bränslecell och en bränsleampull. 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. Olika typer av bränsleceller är under utveckling och klassificeras genom sammansättningen av elektrolyten. För portabla bränslecellsystem är polymerelektrolytbränsleceller (PEMFC), direktmetanolbränsleceller (DMFC) och fastoxidbränsleceller (SOFC) de tre dominerande teknologierna. PEMFC drivs med ren vätgas och har en vätejonledande polymer som elektrolyt (polymerelektrolytmembran). Jonledningsförmågan är beroende av att polymeren fuktas med vatten och är relativt hög 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 (korrosion). 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 en 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 i förra årets rapport Bevakning av området portabla tillämpningar för bränslecellstekningen för Bränslen Det är bränslets höga energitäthet som kan göra bränslecellssystem konkurrenskraftiga mot batterier. För portabla tillämpningar finns ett flertal olika bränslealternativ. Metanolen sågs under lång tid som det mest troliga framtida bränslet för små bränslecellssystem. Men under senare år har metanolen fått konkurrens av andra alternativ. Fördelen med metanol är att den är vätskeformig i rumstemperatur och att den är enkel att tillverka. Bland nackdelar kan nämnas att metanol i regel måste spädas med vatten för att fungera i 1

10 bränsleceller. Den kräver även högre mängd ädelmetall vid elektroderna för att fungera. Metanol är både giftigt och brandfarligt. Tyngre kolväten som butan har i allmänhet 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 blir alltså närmast att likna 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. Vätgas kan produceras på många sätt. Idag sker produktionen huvudsakligen från naturgas, men det går även att utnyttja förnybar energi genom elektrolys, där processen drivs med förnyelsebara energikällor som sol, vind eller vattenkraft. Även vid petrokemisk industri genereras vätgas. Man kan även generera vätgas från alkoholer (t ex metanol eller etanol) i en s k reformer. Om den genererade vätgasen matas in i en PEMFC kan det dock vara svårt att få den helt ren från kolmonoxid. Kolmonoxiden förgiftar katalysatorn och sänker bränslecellens prestanda. Högtemperatur-PEMFC är mindre känsliga för föroreningar och har därför bättre förutsättningar att matas med vätgas från reformer. 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. Ett annat bränslealternativ är natriumborohydrid, NaBH 4. Natriumborohydrid kan användas direkt i direktnatriumborohydridbränsleceller (DBFC), en subkategori till alkaliska bränsleceller. Det kan även användas för att generera vätgas genom katalytisk sönderdelning i en liten reaktor. Vätgasen används då sedan vanligen i en PEMFC. NaBH 4 i ren form är en fast förening, oftast i form av ett vitt pulver. Som bränsle för bränslecellssystem används föreningen oftast i lösning. 1.3 Effekt- och tillämpningsområden för portabla bränsleceller Portabla bränsleceller definieras vanligtvis av att effekten är lägre än 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. Portabla bränsleceller från 1-10 W har möjliga tillämpningar i handburen elektronik, trådlösa sensorer, trådlösa nätverk och mindre effektkrävande 2

11 utrustning för fritidsliv som t ex cykellampor och huvudlampor. De tekniska utmaningar som finns här handlar framförallt om hur värmeavvisning/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, portabla bränsleceller mellan W har möjliga tillämpningar i bärbar militär utrustning, större portabel elektronik som DVD-spelare, videokameror, och bärbara datorer (både för direkt kraft och för laddning av integrerade batterier), för att driva räddningsutrustning och som reservkraft, samt för att ersätta en del stationär kraft (APU). Även här finns utmaningar med kostnad, miniatyrisering och värmeavvisningen. Större portabla bränsleceller på W kan fylla funktioner 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 annan fjärrkraft och i mindre obemannade farkoster. För den här typen av ersättningsprodukter är kostnadsaspekten viktig, t ex för material och ingående systemkomponenter. FoU-arbetet inriktas bland annat på att förbättra MEA (membrane-electrode assembly) samt att tillverka effektivare katalysatorskikt för att spara in på dyra ädelmetaller så som platina, både vid katoden och vid anoden. 3

12 2 Aktivitet och trender på dagens marknad 2.1 Aktivitet under året 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 myfc:s deltagande vid konferenserna Small Fuel Cells 2009 och Portable Energy I Appendix 1 finns en sammanställning av de 43 bolag som är verksamma inom mikrobränslecellsutveckling. Trots antalet aktiva företag som redovisas är det endast ett fåtal som har produkter till försäljning (t ex Horizon Fuel Cell Technologies och Smart Fuel Cells). Under 2009 har fler mikrobränslecellsföretag närmat sig en produktlansering och det finns ett antal intressanta prototyper under utveckling. Utvecklingen av mikrobränsleceller får bl a draghjälp av det ökande intresset för miljövänliga och förnyelsebara teknologier. Det bör dock understrykas att jämfört med batterier är bränslecellsmarknaden fortfarande mycket liten. Några av de företag som analyserats har en osäker framtid på grund av den finansiella kris och lågkonjunktur som råder och det finns risk för att dessa företag försvinner inom kort. Under året som gått har Polyfuel och Voller Energy group likviderats och Nano Dynamics har gått i konkurs. I november lämnade Medis Technologies CEO Mejia och CTO Finkelshtain in sina avskedsansökningar och bolagets styrelse har tagit över driften av Medis. Styrelsen säger sig analysera sina alternativ för framtiden men det finns risk för att företaget kommer att försättas i konkurs. Det har tillkommit ett mikrobränslecellsföretag i Appendix 1 jämfört med förra årets rapport; det japanska företaget Aquafairy. Företaget uppger att man planerar lansera en produkt i början av En trend som kan utläsas är att vätgas och metanol framstår som dominerande bland de företag som når marknaden. Det verkar vara svårare för de företag som sysslar med övriga bränslen. Liksom i andra bränslecellstillämpningar finns det en lång historia av utfästelser från renodlade mikrobränslecellsföretag och stora elektronikföretag om årtal för planerade marknadsintroduktioner som gång efter annan inte har infriats. Det ska man ha i beaktande när man analyserar företagens planerade lanseringar i Appendix 1. 4

13 2.2 Marknadssegment och val av teknologi I det här avsnittet analyseras bolag som är verksamma inom bränslecellsutveckling av produkter med effekter upp till 250 W. En närmare beskrivning över de företag som analyserats återfinns i Appendix 1. Totalt har 29 stycken mikrobränslecellsföretag analyserats. 14 stycken större elektronikföretag verksamma inom bränslecellsutveckling har fått en kortare beskrivning. De renodlade 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 De renodlade mikrobränslecellsföretagen som analyserats är verksamma inom de områden som redogörs för i tabell 1 på nästa sida. 5

14 Tabell 1 Renodlade mikrobränslecellsföretag FÖRETAG TEKNIK KONSUMENTELEKTRONIK - Portabel eller Fritid MILITÄR VERKSAMHET INDUSTRI UTBILDNING Adaptive Materials SOFC X X X Angstrom Power PEMFC X Antig Technologies DMFC X X X Aquafairy PEMFC X Cellkraft PEMFC X CMR Fuel Cell DMFC X CyVolt AEM X X EnerFuel Högtemp. PEMFC H2-Economy PEMFC X X Heliocentris PEMFC X X Horizon PEMFC X X X X X h-tec PEMFC X X Hydrocell AFC X X X IdaTech PEMFC X X INI Power DMFC X X X X Intelligent Energy PEMFC X Jadoo Power PEMFC X X Liliputian Systems SOFC X Medis Technologies DLFC X X MTI MicroFuelCells DMFC X X MyFC PEMFC X Neah Power DMFC X X X Paxitech PEMFC X X X Power Air Corporation Protonex SFC Smart Fuel Cell ZAFC X X X SOFC, PEMFC X X X X DMFC X X X X SRE PEMFC X X Tekion FAFC X X UltraCell Högtemp. PEMFC X X X X 6

15 Om mikrobränslecellsföretagen i tabell 1 bedöms efter sina respektive primära verksamhetsfokus/marknadsområden, d v s endast ett område per företag, utgörs 51 % av konsumentprodukter, varav 41% är portabel elektronik och 10 % är företag som tillverkar produkter för fritidsändamål. Av den totala marknaden utgör militär verksamhet 31 % och industriapplikationer 11 %. Minsta andelen är utbildning som bara utgör fokus för 7 % av de renodlade mikrobränslecellsföretagen. Samtliga av de 14 analyserade elektronikföretagen tillverkar mikrobränsleceller för portabel elektronik. Övriga bolag riktar enbart in sig på konsumentelektronik. Motorola producerar även produkter för militära tillämpningar och för civilförsvar. Den totala marknadsfördelningen för samtliga bolag som arbetar med bränsleceller, både mikrobränslecellsföretag och elektronikföretag, beräknat utifrån bolagens primära marknadsområde, visas i figur 1. Marknaden domineras av konsumentprodukter med inriktning mot portabel elektronik. Utbildning 5% Industri 7% Militär verksamhet 20% Konsumentprodukter 68% Figur 1 Marknadsfördelning för mikrobränsleceller. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling. Totalt sett utgör konsumentprodukter 68 % av den totala marknaden, varav 60 % är portabel elektronik och 8 % är bränsleceller för fritidsändamål Konsumentelektronik I den här rapporten har konsumentelektronik delats in i två kategorier; portabel elektronik och fritid. Med portabel elektronik menas bl a videokameror, mediaspelare såsom MP3 och DVD, mobiltelefoner och bärbara datorer. Under kategorin fritid finns diverse konsumentprodukter, allt från leksaker och ficklampor till reservkraft för friluftsliv, båtar och bilar. Potential finns även i tillämpningar som belysning, skyltning och elektroniska displayer. Marknadsintroduktionen av mikrobränsleceller inleddes med bränsleceller i form av externa laddare till befintlig portabel elektronik. Inom en snar framtid kommer man även att se bränsleceller som placerats direkt i den portabla elektroniken, troligtvis i någon form av hybridsystem (bränslecell + batteri). Angstrom Power har redan testat en fullt integrerad bränslecell (Angstrom s 7

16 Micro Hydrogen TM ) i en Motorola MOTOSLVR L17 mobiltelefon. Motorola uppger att resultatet blev en fördubblad taltid mot nuvarande Li-jon batteri. Horizon presenterar på sin hemsida en extern bränslecellsladdare, MiniPak, som man avser att lansera under Toshiba har kommit långt i sin utveckling av bränsleceller för portabel elektronik och lanserade i år sin första mikrobränslecellsprodukt, Dynario, en extern laddare för små, mobila enheter. I figur 2 visas produkten tillsammans med en bränslepåfyllningsflaska (metanol, 50 ml). En påfyllning innehållande 14 ml skall enligt uppgift räcka till 2 laddningar av en mobiltelefon. Figur 2 Toshibas bränslecellsladdare Dynario (Källa: fuelcellworks.com, foto: Eiji Yamanishi) Japanska Aquafairy meddelade i november 2009 att man har utvecklat en bränslecellsladdare som är klar för lansering i början av Laddaren riktar sig till små, portabla enheter och drivs med engångsbränsleampuller. Bränsleampullen kopplas till laddaren, därefter tillsätter användaren vatten för att generera vätgas. Det beräknade priset för laddaren är ca 2000 yen (~160 SEK) för laddaren och ca 100 yen (~8 SEK) per bränsleampull. Aquafairy har satsat på produktdesign vilket syns i figur 3. 8

17 Figur 3 Aquafairys bränslecellsladdare (Källa: Aquafairy Corporation) Det har presenterats ett antal alternativ på bränslecellsladdare för bärbara datorer under Antig Technology arbetar på en laddare på 35 W och CMR Fuel Cell har meddelat att man utvecklar en laddare som ska kunna driva en dator i mer än åtta timmar per bränsleampull. I figur 4 visas samtliga analyserade bolags val av teknologi för portabel elektronik. DMFC och PEMFC är de alternativ som tydligt dominerar. Övriga tekniker 12% SOFC 6% DMFC 49% Figur 4 PEMFC 33% Val av teknologi för portabel elektronik. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling. Bränsleceller av DMFC-typ utgör det dominerande teknologivalet för portabel elektronik, framförallt bland de större elektronikföretagen. I kategorin övriga tekniker ingår högtemperatur PEMFC, AEM, DLFC, ZAFC och FAFC. Bränsleceller kan komma att användas vid många typer av fritidssysselsättningar som klättring, camping och fotvandring. Ett exempel på detta är företaget PaxiTech som bl a har tagit fram bränslecellsdrivna 9

18 cykellampor och pannlampor som lämpar sig för klättring och besök i grottor. Ett stort intresse finns även för att använda bränsleceller som reservkraft i båtar och husbilar. SFC Smart Fuel Cell har tagit fram produkter för detta. Även leksaksbranschen tar till sig av mikrobränslecellsutvecklingen. Horizon är en av aktörerna som har lanserat olika leksaker drivna med bränsleceller. I figur 5 visas teknologivalet bland fritidsprodukter. För fritidsliv är fördelningen över tekniker relativt jämn mellan PEMFC, DMFC och SOFC. Övriga tekniker 17% PEMFC 33% SOFC 25% DMFC 25% Figur 5 Val av teknologi för fritidsprodukter. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling Militär verksamhet För militärer i fält erbjuder portabla bränsleceller en möjlighet till väsentligt minskad vikt vid längre uppdrag jämfört med dagens batterier. 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. Under 2009 har flera företag gått ut och informerat om att de har levererat portabla bränsleceller till militära verksamheter runt om i världen som under snar framtid kommer att testa produkterna i fält. Exempel på detta är Adaptive Materials 250 W Power Pod. Även SFC Smart Fuel Cell, Neah Power och Jadoo Power har levererat robusta bränslecellssystem för militära applikationer. Att testa produkterna under hårda, verkliga förhållande ger viktig kunskapsåterföring till utvecklingen av framtida kommersiella produkter. Under 2009 har Ultracell presenterat XX55, ett hybridsystem med bränslecell och batteri som levererar 55 W kontinuerligt och toppeffekter på 80 W. Ultracells XX55 är uppföljaren till XX25 som gav 25 W vid kontinuerlig drift. Det nya systemet XX55 har måtten 32 cm x 21,1 cm x 8,4 cm och är främst 10

19 avsedd för militära applikationer som kommunikationsutrusning, datorer och batteriuppladdning. Bränslecellen uppges kunna startas i temperaturer från - 20ºC och skall även klara förvaring i temperaturintervall mellan -40ºC och +60ºC. SFC Smart Fuel Cells produkter tillhör de mest avancerade militära, portabla bränslecellssystem som finns tillgängliga på dagens marknad. JENNY levererar 25 W kontinuerligt och är ett system som enkelt kan bäras på kroppen. Deras bränslecellsprodukt är framtagen för att klara varierande temperaturer mellan -20ºC och +50ºC och kan arbeta både i vertikalt och horisontellt läge. Figur 6 Bilder på bränsleceller som presenteras i tabell 2 Produktspecifikationer från SFC Smart Fuel Cell och Ultracell finns presenterade i tabell 2. Tabell 2 Produktspecifikationer för några utvalda metanoldrivna bränsleceller. Power source Fuel System Specifications System Fuel cell type Fuel Power (W) Volume (L) Mass (kg) Volume (L) Mass (kg) Energy Output (Whr) Run Time (h) Specific Power (Wh/kg) Power Density (W/L) Energy Density (Whr/kg) Energy Density (Whr/L) SFC JENNY EFOY M5 Ultra- Cell XX25 Ultra- Cell XX55 DMFC Methanol DMFC Methanol , Indirect PEM Indirect PEM Methanol- Water Methanol- Water Jadoo har fortsatt arbetet med Delta II, en radio som drivs med bränsleceller för militärer ute på fält. Radion väger lite mer än 8 kg vilket kan 11

20 ställas i relation till tidigare batteridrivna apparater som vägde upp mot 36 kg. En annan lösning för militärt ändamål är AEROPAK som utvecklats av Horizon Fuel Cell. AEROPAK är en bränslecell som kan driva små obemannade flygfarkoster - Unmanned Aerial Systems (UAS). Bränslecellen fungerar på upp till 6500 meters höjd och ger 900 Wh/bränsletank vilket motsvarar fyra gånger längre flygtid än litiumjonbatterier. AEROPAK ger en kontinuerlig effekt på 200 W och kan även driva energikonsumerande utrustning ombord på flygfarkosten såsom elektrooptiska sensorer och infraröda kameror. Figur 7 Horizons produkt AEROPAK ( I figur 8 visas vilken teknologi företagen valt att satsa på för militär verksamhet. PEMFC är den vanligaste tekniken inom detta område, även om flera bränslecellsföretag satsar på DMFC. Övriga tekniker 24% PEMFC 37% SOFC 15% DMFC 24% Figur 8 Val av teknologi för militär verksamhet. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling. 12

21 2.2.3 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. IdaTech har utvecklat ett reservkraftssystem, igen TM, som kan generera upp till 250 W. Systemet används för uppladdning av batterier och drivs med metanol som reformeras till vätgas. I figur 9 visas teknologivalet för industritillämpningar vilket domineras av PEMFC. SOFC 14% Övriga tekniker 11% PEMFC 53% DMFC 22% Figur 9 Val av teknologi för industritillämpningar. Här ingår alla analyserade företag som har bränslecellsutveckling Utbildning Mikrobränsleceller för utbildning produceras oftast 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 har enbart fyra bolag som tillverkar bränsleceller för utbildning behandlats. Ett av de största är Heliocentris med en försäljning på 2,3 miljoner Euro under Q1- Q (fram till slutet på september). 13

22 2.3 Renodlade bränsleföretag Bränsleteknologier och distribution av bränsleampuller är nyckelfrågor för mikrobränslecellsindustrin. Därför har vissa renodlade bränsleaktörer dykt upp. Bland dessa kan speciellt nämnas BIC, som utvecklar bränsleampuller/vätgasgeneratorer baserade på NaBH 4 teknologi. Inom DMFC finns företaget Viaspace-DMFCC, vars bränsleampuller bland annat används av CMR Fuel Cells. Det finns även ett antal producenter av metallhydrid (MH) bränsleampuller. Tabell 3 visar typiska data för MH-ampuller i mellanstorlek. En bränsleampull på ca 200 NL kostar i dagsläget ca SEK. För mer info se även Appendix 1. Tabell 3 Metallhydridkapslar en jämförelse Företag och produkt Kapacitet (NL H 2 ) Storlek (cm 3 ) Vikt (kg) JSW, MHCh-200L ,1 Ovonics, 265 SL ,3 Treibacher, MHS ,3 14

23 2.4 Geografisk fördelning av bränslecellsföretag Huvudkontoren till de 43 bränslecellsföretag som har analyserats är fördelade över världen enligt följande: 16 st i Nordamerika, 11 st i Europa och 16 st i Asien, se figur 10. Nordamerika Europa Asien Mikrobränslecellsföretag Mikrobränslecellsföretag Mikrobränslecellsföretag Adaptive Materials Cellkraft Antig Technology Angstrom Power CMR Fuel Cell H2-Economy CyVolt h-tec Horizon EnerFuel Heliocentris Aquafairy IdaTech Hydrocell INI Power Systems Intelligent Energy Stora elektronikföretag Jadoo Power Systems MyFC Hitachi Lilliputioan Systems PaxiTech KDDI Medis Technologies SFC Smart Fuel Cell LG Chem MTI Micro Fuel Cells SRE Matsushita Electric Industr. Neah Power Systems NEC Power Air Corporation Stora elektronikföretag NTT DoCoMo Protonex STMicroelectronics Samsung Tekion Seiko UltraCell Totalt: 11 stycken Sharp Sony Toshiba Stora elektronikföretag Casio Motorola Totalt: 16 stycken Totalt: 16 stycken Figur 10 Geografisk fördelning för de analyserade företagens huvudkontor I Asien kommer de flesta bolagen från Japan där huvuddelen av mikrobränslecellsforskningen bedrivs av de stora elektronikbolagen. Under året som gått flyttade det amerikanska bolaget Power Air Corporation sitt huvudkontor från Kalifornien till Vancouver, Kanada. Anledningen var att man ville dra nytta av de bidragsprogram och skattelättnader som finns för forskning och utveckling i Kanada. Marknaden för mikrobränsleceller har stor potential i utvecklingsländer. Dessa länder har i många fall inte en välfungerande infrastruktur. Som ett exempel kan man i Afrika få stor användning för bränsleceller som reservkraft, inom medicinska applikationer och vid telemetri (trådlös överföring av mätdata). 15

24 3 Marknadsutveckling De mikrobränsleceller som har sålts och funnits tillgängliga på marknaden fram tills idag har främst använts i nischapplikationer som militära tillämpningar, nöd-/reservkraft, leksaker och utbildning. För små bolag är dessa applikationer viktiga för att motivera och finansiera satsningarna på utveckling av tekniken i ett tidigt skede, men det är den potentiella marknaden inom portabel elektronik som man har sikte på och som förklarar varför flera stora elektronikföretag sedan lång tid tillbaka har satsat stora resurser på utveckling av mikrobränsleceller. Den största drivkraften inom marknaden för portabel elektronik är det som på engelska kallas The Power Gap Problem. Med power gap menas att det finns en efterfrågan hos konsumenterna i fråga om driftstid som inte dagens produkter kan uppfylla med befintliga strömkällor. Problemet illustreras tydligast hos de bärbara datorer som säljs. Vanligtvis är driftstiden i urkopplat läge från nätet begränsat till 2-4 timmar. En annan stark drivkraft inom marknaden för portabel elektronik är mobiltelefonernas ökande funktionalitet med alltmer avancerade kommunikationsmöjligheter som ökar effektbehovet och därmed gör att mobiltelefonernas driftstid förkortas. Numera ses många effektkrävande applikationer som standard i mobiltelefoner t ex Internet, MP3-spelare och GPS. I Korea och Japan är det vanligt med ännu mer effektkrävande applikationer så som live-streaming TV i mobiltelefonerna. Enligt rapporten Worldwide Nanotechnology Portable Fuel Cell Market Shares Strategies and Forecasts, från WinterGreen Research uppgick den globala marknaden för portabla bränsleceller till $80,1 miljoner år År 2015 prognostiserar man att världsmarknaden kommer att stiga till hela $4,4 miljarder. Försäljningsutvecklingen för portabla bränsleceller år illustreras i figur 11 och 12 nedan (källa: Portable Fuel Cell Survey 2009). De flesta av enheterna som såldes under 2008 var bränslecellsleksaker och demonstrationskitt från Horizon, h-tec och Heliocentris. Antal sålda bränslecellsenhete År Figur 11 Antal sålda portabla bränslecellsenheter per år (antalet sålda enheter under 2009 baseras på prognos för året). 16

25 Ack. antal sålda bränslecellsenheter År Figur 12 Ackumulerat antal sålda portabla bränslecellsenheter per år, (ack. antalet sålda enheter under 2009 baseras på prognos för året). Marknaden för bränsleceller inom portabel elektronik är till att börja med som en extern laddare. 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. Det som driver marknaden för sladdlösa laddare, dvs. laddare som inte är beroende av det fasta elnätet, är huvudsakligen behovet av ökad flexibilitet och mobilitet av portabel elektronik. Idag säljs fler bärbara datorer än stationära. 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. Dessutom pågår en konvergens mellan bärbara datorer och mobiltelefoner och som gör att fler funktionaliteter adderas och enheterna används mer intensivt och kräver högre effekter under längre tid. För att de sladdlösa laddarna ska kunna användas till alla typer av små elektronikprodukter krävs dock en universell standard. Den kinesiska regeringen, OMTP, CTIA och GSM Association tillsammans med alla stora mobiltelefontillverkare har nu enats om en universell laddningsstandard för mobiltelefoner, nämligen att använda mikro-usb som standard för mobiltelefoners laddningsport. Det här tillkännagavs i februari 2009 på Mobile World Congress i Barcelona. GSM Association kom överens om att majoriteten av alla nya mobiltelefoner som säljs globalt ska stödja mikro-usb kontakten från och med 1 januari Implementeringen har redan börjat på den europeiska marknaden, och idag hittar man till exempel redan runt 20 olika Nokia telefoner som stöder den nya standarden. Det finns flera fördelar med den nya standarden, men den största är att den banar väg för ett minskat elektronikavfall av mobiltelefonladdare i framtiden. Med en universell laddare behöver man inte köpa en ny bara för att man byter mobiltelefonmärke eller för att man skaffar sig en ny modell. Man kan använda sin befintliga laddare en längre tid. Mikro-USB kräver en spänning på 5V, vilket innebär att samtliga mobiltelefontillverkare kommer att anpassa sig 17

26 till detta. Andra fördelar med en mikro-usb-laddaren är att den tillåter en högre laddningseffekt, förbättrad kvalitet, reducerad kostnad och storlek i relation till många andra laddare med andra kontakter, speciellt tidigare USBkontakter. Implementeringen av den nya standarden fokuserar till en början på mer avancerade mobiltelefoner som smart phones. Tack vare den ökade tillgängligheten av mikro-usb laddare kommer vi sannolikt att få se en implementering även för annan portabel elektronik, såsom andra mobiltelefoner, MP3-spelare och GPS-system. En ökad efterfrågan av mikro- USB laddare ger förhoppningsvis ett ökat genomslag av den nya standarden. Som en konsekvens av de universella laddarna kommer förmodligen mobiltelefontillverkarna att sluta med inbox -laddare, dvs. bipacka laddaren med telefonen i kartongen (då detta endast innebär en extra kostnad för dem). Istället kommer vi att få se en ökad försäljning av outbox -laddare, så att konsumenten själv kan välja laddare i butik eller online efter tycke och smak. På det här viset kommer marknaden för laddare att förändras och vi kommer att få se en större mångfald av laddare med större fokus på prestanda, design och varumärke. Det här är goda nyheter för bränslecellsindustrin. Det innebär bl a att bränslecellsladdare kommer att få utrymme i butikerna. Med en universell standard skapas en större försäljningspotential för externa laddare då man inte begränsas till varumärke eller modell. En bränslecellsladdare med mikro- USB kan bli ett självklart komplement till väggladdaren, precis som billaddaren är för många idag. I U-länder är tillgången till det fasta telefonnätet ofta mycket begränsad, framförallt i Afrika. Detta leder till att människor blir beroende av mobiltelefoner för att kunna kommunicera, göra bankärenden, få information etc. Idag har dock bara % av befolkningen u-länder tillgång till elektricitet vilket medför att användningen av bärbar elektronik såsom mobiltelefoner blir begränsad av att man har svårt att ladda sina apparater För att ladda sina mobiltelefoner är användarna begränsade till dieselgeneratorer, cykeldrivna generatorer eller att gå till en butik och betala för att få låna en laddare. Här finns stor potential för bränslecellstekniken. Det har länge funnits sladdlösa laddare som får kraft genom solceller eller på mekanisk väg (se tidigare års rapporter). Andra alternativ har varit laddare som innehåller engångs- eller sekundärbatterier (t ex Li-jon). Energizer har t ex haft en produkt som heter Energi-to-go där två AA-batterier möjliggör ladding av mobiltelefoner (ca 5 Wh). På CES mässan i januari 2010 presenterade Energizer flera nya sladdlösa produkter som t ex en solcellsladdare och en uppladdningsbar EnergiStick. 18

27 Figur 13 Nya produkter från Energizer, en solcellsladdare och en uppladdningsbar EnergiStick På CES-mässan presenterades även flera andra solcellsladdare och en kombinerad sol- och vinddriven laddare, K3 från Kinesis Industries. Dessa laddare innehåller ett batteri som mellanlagring för att kunna ladda mobiltelefonen snabbare. Därför kräver alla bärbara sol- och vindladdare planering och tid innan själva telefonen kan laddas upp. Här har bränslecellsdrivna laddare en klar fördel eftersom elenergin genereras direkt, utan mellanlager. Figur 14 En handhållen solcellsladdare, FreeLoader Pro från Solar Power International och en kombinerad sol och vinddriven laddare, K3 från Kinesis Industries 19

28 4 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 tre stycken dokument: IEC/PAS Micro fuel cell power systems Safety IEC Micro fuel cell power systems Performance test methods IEC Micro fuel cell power systems Fuel Cartridge Interchangeability IEC/PAS (fastställd: ) 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 (Annex A-F). IEC (fastställd: ) definierar testmetoder för utvärdering av bränslecellsystems prestanda. Dokumentet behandlar kompatibilitet mellan bränsleampull, mikrobränslecelleffektenhet och den elektroniska utrustning som bränslecellen ska driva. IEC omfattar bränslen som baseras på metanol eller metanol/vattenlösningar. Testmetoderna delas in i två kategorier; effektkarakteristiska och bränslekonsumtion. IEC (fastställd: ) behandlar kompabilitet mellan bränsleampull, mikrobränslecellseffektenhet och den elektroniska utrustningen (systemet) som bränslecellen ska driva för att uppnå bibehållen 20

29 säkerhet och prestanda. För detta ändamål omfattar standarden bränsleampull och dess konstruktioner; kontakt, typ av drivmedel, bränslekoncentration och bränslekvalitet. Dokumentet innehåller också bestämmelser om medel för att undvika missanslutning av en felaktig bränsleampull samt testmetoder för att byta ut bränsleampullen. Typtesterna fokuserar på olika mekaniska prov på systemet. De mekaniska proven simulerar påfrestningar som kan ske vid normal användning respektive vid rimlig grad av felanvändning. De senaste åren har regelverket för små bränsleceller och bränsleampuller tagit stora steg framåt. Standarder och föreskrifter för bränsleceller och bränslen, inklusive väte, har utvecklats genom att man definierat kraven för transport, både för kommersiell distribution och för personligt bruk. International Civil Aviation Organization (ICAO) har godkänt ändringar i sina tekniska instruktioner Transport av farligt gods med flyg för att möjliggöra att olika typer av bränsleceller och tillhörande bränslen kan medföras som handbagage på passagerarflygplan. ICAO:s regelverk för transport av farligt gods inkluderar brandfarliga vätskor (t.ex. metanol), vatten-reaktiva ämnen (t.ex. borohydrider), frätande ämnen (t.ex. borohydrider eller myrsyra), väte lagrat i metallhydrid och kondenserad brandfarlig gas (t.ex. butan). ICAO:s tekniska anvisningar tillåter väte lagrat i metallhydrid förutsatt att systemet uppfyller IEC/PAS och den Internationella standardiseringsorganisationens dokument ISO TS 16111; Transportable gas storage devices -- Hydrogen absorbed in reversible metal hydride. Dessa två dokument är väl harmoniserade och kompatibla förutsatt att korrekta riktlinjer följs. Bränsleceller som tas ombord på kommersiella flygplan ska motsvara kraven som ställts upp i säkerhetsstandardiseringsdokumentet IEC/PAS 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. Många länder, däribland Kanada, Japan, Kina och Storbritannien implementerade under 2007 ICAO:s regelverk i sina respektive nationella standarder. En viktig milstolpe under 2008 var att även amerikanska Department of Transportation (DOT) meddelade att man harmoniserar sin lagstiftning till ICAO:s regelverk. Den 14 januari 2009 publicerade US Department of Transportation (US DOT), Pipeline and Hazardous Material Safety Administration (PHMSA), det nya regelverket som möjliggör transport av bränsleceller och ett stort antal bränslen som handbagage ombord på amerikanska passagerarflygplan. Det nya regelverket behandlar även transport av bränsleceller och bränsleampuller på väg och järnväg samt internationell sjöfrakt. 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. 21

30 5 IEA Annex 27 workshop I oktober 2009 hölls ett möte inom IEA Annex 27 för diskussion om bärbara bränsleceller. Mötet hölls i Graz, Österrike, och arrangerades av Forschungszentrum Jülich, Institut für Energieforschung, IEF-3: Brennstoffzellen. Mötet omfattade deltagare från universitet och forskningsorganisationer från ett flertal länder och hade karaktären av ett uppstartsmöte. Varje deltagare presenterade sig själv och de arbeten som pågår inom de organisationer de representerade eller inom landet. Från Sverige deltog Intertek Semko AB. Övriga deltagande organisationer var: Tabell 4 Deltagare Annex 27 Land Sverige Kanada Tyskland Tyskland Österike Korea Japan Italien Organisation Intertek Semko AB National Research Council Canada (NRC-CNRC), Institute for Chemical Process and Environmental Technology Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT Forschungszentrum Jülich, Institut für Energieforschung Technische Universität Graz (TU Graz) Korean Institute of Energy Research (KIER), Fuel Cell Research Center National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Research Institute for Ubiquitous Energy devices, Collaborative Research Team of Micro Fuel Cell Istituto di Tecnologie Avanzate i Energia (ITAE-CNR) Yoshinori Miyazaki (principal research scientist) från AIST presenterade resultat från utvecklingsprojekt som genomförts av olika japanska företag. Några av de mål för år 2008 som presenterades för NECs utveckling av portabla, passiva DMFC-system för konsumentelektronik visas i tabell 5. NEC har tagit fram ett DMFC-prototypsystem med plan (tunn) stackgeometri på 3 W, 5 V (USB-anslutning) och med ett energiinnehåll på 10 Wh. Volymen är 110 x 45 x 20 mm. Fortsatt arbete inriktas bland annat på att få ner volymen via ökad effektdensitet (> 2 ggr) och reducerad kostnad genom minskad användning av platina (20 mg/w) och ökad arbetsspänning i stacken (> 0,5 V). 22

31 Tabell 5 NECs mål år 2008 för portabla passiva DMFC-system Egenskap Mål 2008 Status 2008 Energidensitet (stack) 50 W/dm 3 70 W/dm 3 Verkningsgrad 0,9 Wh/cm 3 metanol 1 Wh/cm 3 (enskild cell) Livslängd h & 8 mv / Klarat h test h Riktningsoberoende Verifierat riktningsoberoende stack Pt-loading 80 mg/w 70 mg/w Figur 15 Exempel på DMFC-system från NEC Toshiba utvecklar DMFC-teknik för bärbara system upp till 200 W. Utvecklingsarbetet inriktas mot effektiv teknik för BoP, systemdesign för hög och stabil uteffekt samt bränsleteknik (metanol) och vattenhantering. Mål för år 2007 som presenterades för Toshibas utveckling av 200 W DMFCsystem visas i tabell 6. Tabell 6 Toshibas mål år 2007 för DMFC-system Egenskap Mål 2007 Status 2007 Energidensitet (stack) 50 W/dm 3 95 W/dm 3 (vid +60 C) BoP 10 % förlust < 8 % förlust Drifttemperatur (stack) < 60 C < 52 C Användningstemperatur 5-40 C 5-40 C Fuel cell research center på KIER har utvecklat DMFC-system för olika tillämpningar i effektområdet enstaka watt upp till 800 W. Utvecklingen har pågått från 1994 då R&D inom DMFC-teknik startades. Pågående och kommande tillämpningar för projekt inom utveckling av DMFC-stackar är till exempel mobiltelefoner, en 800 W bränslecellsstack för små fordon, bärbara militära system, vidareutveckling av MEA och att upprätta utbildning och träningscenter. Prototypsystem framtaget för strömförsörjning av mobiltelefoner har en nominell effekt på 5 W (2,38A/2,4V) och en metanoltank som innehåller 10ml vilket ger 2 timmars drift vid 5 W (1ml/h/W). Stacken har en nominell effekt på 7,17 W (3A/2.4V). 23

32 Carsten Cramers, projektledare för bränsleceller inom tillämpad elektrokemi på Fraunhofer ICT, presenterade pågående arbeten inom direktetanolbränsleceller (DEFC). Fraunhofer inriktar sig på MEA (katalysatorer), elektrodstrukturer, membran och denatureringstillsatser för etanol. I dagsläget har de tagit fram MEA med PtSn/C och PtRu/C på anodsidan för DEFC. Institutet för energiforskning, IEF-3, inom Jülish Forschungszentrum har utvecklat DMFC-system i kw-klassen för gaffeltruckar och andra mindre fordon sedan Företaget siktar på att ha ett system, med batteri för att klara effekttoppar och regenerativ bromseffekt, moget för kommersiell användning till Systemet ska klara 30 W/l och en dynamisk livslängd på 5000 h års DMFC stack (version 3.2) består av 90 celler och har nominell effekt på 1,3 kw, maximal effekt 2,3 kw och en nominell effektdensitet 60 W/l. PtRu på anodsidan är ca 2 mg/cm 2 och Pt på katodsidan är ca 2 mg/cm 2. IEF-3 insatser inom MEA inriktas mot minskad användning av ädelmetaller och ökad effektdensitet (vid given cellspänning), utveckla produktionsteknik och åldringsmekanismer. Exempelvis tittar man på möjligheten att guldbelägga bipolära plattor med linjer eller punkter i stället för att täcka hela ytan. Christina Bock (senior research officer) från National Research Center of Canada presenterade ett forskningsprojekt inom storskalig tillverkning av PtRu-legeringar för MEAs för DMFC samt projektet Power and Energy för mobile Requirements som Defence Research and Development Canada driver. För bärbara system planerar man att ta fram ett SOFC-system under år 2010 (DRDC program POC Gisele Amow). Under 2010 kommer Defence Research and Development Canada också att börja ta fram standardiserade testmetoder för bärbara bränslecellssystem samt systematiskt börja utvärdera bränsleceller,. Från TU Graz i Österrike presenterade Eva Wallnöfer resultat och genomförande av en studie av membranåldring (in situ) i PEMFC och Gaetano Squadrito från Italienska CNR-ITAE presenterade deras arbete inom PEMFC och vätgaslagring. Magnus Dahlén från Intertek Semko redovisade pågående aktiviteter inom bärbara bränslecellssystem i Sverige. FMVs program för utvärdering av bränslecellssystem för militär användning samt företaget myfcs PEM-teknik FuelCellSticker presenterades. 24

33 6 Aktivitet inom mikrobränslecellsforskningen Följande korta summering av forskningsaktivitet inom mikrobränsleceller under 2009 är, förutom personliga kontakter, baserade på material från tidskriften Advanced Fuel Cell Technology samt abstracts och proceedings från följande konferenser: - Portable Energy 2009, May 6, 2009, Florida, USA. - Small Fuel Cells 2009, May 7-9, Florida, USA th Meeting of the Electrochemical Society, 2009, October 4-9, Wien, Austria. - Fuel Cell Seminar, November 16-19, 2009, Palm Springs, California, USA. Merparten av det som publicerats inom mikrobränsleceller är relaterade till direktmetanolbränsleceller (DMFC). Andra teknologier som undersöks är direktetanolbränsleceller, direktmyrsyrabränsleceller och en borohydrid/väteperoxidbränslecell. Även såkallade bio-bränsleceller studeras flitigt, där man till exempel använder enzymer för att sönderdela metanol. Alkaliska bränslecellskemier används till exempel där bränslet är glukos. För mikrobränsleceller drivna på vätgas finns det flera studier som behandlar vätgasgenerering från till exempel natriumborohydrid, eller genom elektrolys av metanol. Sammanfattningsvis kan man säga att mycket av den nya forskningen inom t ex bio-bränsleceller jobbar med små effekter eftersom det är lättare att hantera på ett labb, men att mycket är väldigt omoget (i dagsläget finns inte några livslängsdsdata från bio-bränsleceller tillgängliga). Tidskriften Advanced Fuel Cell Technology har under året publicerat ett flertal artiklar om alternativ för att minska eller helt utesluta användningen av platina i bränsleceller för att få ner kostnaden (ej specifikt för mikrobränslecellsforskningen). Målet är att få ner kostnaden per wattimme under priset för batterier och förbränningsmotorer. Nedan följer en kort summering av några av de rapporterade resultaten: Kinesiska forskare vid Wuhan University har tittat på billiga nickelnanopartiklar som substitut till platina i alkaliska bränsleceller. För att undvika oxidation kläddes nicklet med kromoxid vid anoden, vid katoden användes silver. Resultatet gav en uteffekt på 50mW/cm 2. ( Fuel Cells without Platinum, Advanced Fuel Cell Technology, Volym 13, Nr.1, januari 2009, s. 8) Två kemister vid Browns University har använt palladium som katalysator i direktmyrsyra bränsleceller. Det har tidigare varit svårt att skapa en tillräckligt stor reaktionsyta på palladium. Med nanoteknologi har forskarna nu lyckats öka ytarean med 40 % genom att binda partiklarna till en plattform av kol. Samtidigt hålls partiklarna 25

34 separerade av amino-ligander. Den nya tekniken ökar effektiviteten på bränslecellsreaktionen och gör dem intakta upp till fyra gånger längre än de som tidigare funnits tillgängliga. ( Brown Study May Mean Cheaper Fuel Cells, Advanced Fuel Cell Technology, Volym 13, Nr.4, april 2009, s. 9) Forskare vid University of Winsconsin-Madison Morgan and Holby arbetar just nu tillsammans med Massachusetts Institute of Technology för att maximera platinas effektivitet genom att öka den aktiva ytarean. Nyligen lyckades de skapa platinapartiklar på 2 nm. Det visade sig dock att de små platinapartiklarna degraderas snabbare. En snabb degradering innebär en förkortad livslängd för bränslecellen. Genom att öka partikelstorleken till 4-5 nm minskade degraderingen signifikant. Forskarna tittar nu på vidare på betydelsen av partikelstorleken samt olika platina legeringar som koppar-platina och kobolt-platina. ( Bigger Isn t Always Better, Advanced Fuel Cell Technology, Volym 13, Nr.10, oktober 2009, s ) Professor Yushan Yan, University of California/Riverside satsar på att utveckla ett alkaliskt membran som de tror skall kunna ersätta Nafion och underlätta användningen av billiga metaller som kobolt, nickel, järn eller silver istället för platina. Hittills har en bränslecell med en energitäthet på 250mW/cm2 visats upp. ( US Team Creates Alkaline Fuel Cell Membrane, Advanced Fuel Cell Technology, Volym 13, Nr.9, september 2009, s. 10) Det japanska företaget Showa Denko har utvecklat en PEMFC som använder niobium och titan (med tillsatts av kol och kväve) som huvudkomponenter i det katalytiska materialet istället för platina. Både niobium och titan är mycket billigare. Partiklarna är fortfarande relativt stora, ca 40 nm, vilket sänker prestandan på bränslecellerna. Den stora partikelstorleken gör att platina fortfarande är 4-5 gånger mer effektivt att använda som katalytiskt material i bränsleceller. ( Replacing Platinum in Fuel Cell Technology, Advanced Fuel Cell Technology, Volym 13, Nr.11, november 2009, s. 10) 26

35 1 Appendix företag och produkter 1.1 Renodlade mikrobränslecellsföretag Adaptive Materials Inc. Teknik: SOFC Adaptive Materials Inc. är beläget i Ann Arbor MI, USA och utvecklar SOFCsystem som drivs med propan. Produkterna har effekter mellan 20 och 250 W. Bränslecellsystemen tillverkas huvudsakligen för militära styrkor (samarbete med Cerdec och DARPA) men även för räddningstjänsten och friluftsliv, såsom klättring och camping. I september 2009 presenterade man sin 250 W Power Pod som är utformad för militärt bruk. Produkten har levererats till den amerikanska staten för fälttester. Webbadress: Angstrom Power Inc. Teknik: PEMFC Angstrom Power Inc. grundades 2001 i Vancouver, Canada. Företaget utvecklar kompletta bränsleceller med PEM-teknologi och satsar på handburen elektronik som mobiltelefoner, PDAs (Personal Digital Assistant) och MP3- spelare. Angstrom har utvecklat och i sex månader testat en fullt integrerad bränslecell (Angstroms Micro Hydrogen TM plattform) i en mobiltelefon. Produktion i full skala beräknas ske under Inför 2009 upplevde företaget finansiella svårigheter och under året har det varit helt tyst om Angstrom. I november och december 2009 har man annonserat efter nya medarbetare och avser således att rekrytera. Webbadress: Antig Technology Teknik: DMFC Antig är baserat i Taiwan och har utvecklat ett antal nya systemlösningar de senaste åren, däribland 5 W Blade (för mobiltelefoner, PDAs och digitalkameror), 25 W Cube (för stationära applikationer) och 50 W Brick (för reservkraft och lättare elektriska fordon). Företagets kärnprodukt är H2PowerChip TM. Produkten säljs till systemtillverkare som sedan kan bygga in teknologin i sina egna produkter. Antig producerar även white box solutions, d v s kompletta bränsleceller för företag som letar efter produkter att marknadsföra under sitt eget varumärke. Under 2009 har Antig arbetat på att stärka sin supply-chain och samarbetar med ett antal taiwanesiska ODMs. Man arbetar bl a med Coretronic, Syspotek och Nan Ya. Tillsammans med Nan Ya tar man fram en laddare på 35 W. Företaget hoppas kunna sälja sin teknologi man till tillverkare av bärbara datorer. Webbadress: Aquafairy Corporation Teknik: PEMFC Aquafairy är ett japanskt Kyoto-baserat bolag som grundades I november 2009 meddelade Aquafairy att man hade slutfört utvecklingen av en mikrobränslecellsladdare och att man nu har inlett produktions- och försäljningsfasen av produkten. I denna fas kommer företaget att samarbeta med GS Yuasa Power Supply Ltd. Beräknad produktlansering är i början av Bränslecellsladdaren kan ladda ett mobilbatteri på 2 timmar. Beräknat pris på marknaden är ca 160 SEK för laddaren och ca 8 SEK per 27

36 bränsleampull. Laddarens mått är 1,9 cm x 5 cm och bränsleampullen är 1 cm x 3,5 cm. Webbsida finns bara på japanska men Fuel Cell Japan har bra info: Cellkraft Teknik: PEMFC Cellkraft är ett svenskt bolag som grundades Företaget utvecklar bränsleceller i effektklassen W. Cellkraft har bl a demonstrerat sin teknologi för strömförsörjning till utrustning som är placerade långt ifrån stationära elnät och som reservkraft. I juni 2009 genomfördes ett test i samarbete med Telia Sonera där en bränslecell framgångsrikt kunde startas upp efter ett 16 månaders vila utan underhåll. Webbadress: CMR Fuel Cell Teknik: DMFC CMR Fuel Cell är ett brittiskt företag som utvecklar bränsleceller för portabel elektronik inom effektintervallet 5-50 W. CMR (Compact Mixed Reactant) använder sig av DMFC teknologi som går ut på att blanda de ingående reaktanterna och använda membran med hög permeabilitet (med hål) och elektroder med selektiva katalysatorer. Detta medger förenklingar och stackdesign av systemet som helhet. På senare år har dock utvecklingsarbetet inriktats mot mer konventionella stackar. Bolaget satsar i första hand på den asiatiska marknaden. CMR har även ett exklusivt samarbete med Xaar och Solvay som går ut på att massproducera fullständiga bränslecellsstackar. I mars 2008 tillkännagavs ett samarbete med Acta för att accelerera utvecklingen av alkaliska bränsleceller och i april 2009 meddelade CMR att man framgångsrikt demonstrerat en prototyp på ett hybridsystem för en asiatisk ODM (Original Design Manufacturer). De två företagen samarbetar i design och utveckling av en hybrid DMFC till bärbara datorer. Systemet är designat för att kunna driva en bärbar dator i mer än åtta timmar per bränsleampull. CMR Fuel Cell meddelade att de använder metanoltankar från DMFCC till det 25 W hybridsystem som de just nu utvecklar. Webbadress: CyVolt Teknik: AEM CyVolt är ett bolag verksamt i Seattle. Företaget utvecklar bränsleceller för att ladda Li-jon batterier i handburen elektronik som mobiltelefoner, GPSenheter, MP3-spelare och PDA:er. Bolaget erbjuder även hybridlösningar som integrerar bränslecellen med nuvarande teknik. CyVolts bränslecellsteknik erbjuder ett flexibelt bränsleval och kan bl a drivas med glycerin som tillverkas från biodiesel. Under 2010 hoppas man kunna lansera en laddare för fritidsmarknaden som är tänkt att kunna ladda olika sorters friluftsutrustning. Webbadress: EnerFuel Teknik: högtemp. PEMFC EnerFuel skapar alternativa energilösningar genom både hybrid och fristående bränsleceller, framförallt till militär verksamhet. Företaget är beläget i Florida. EnerFuel har utvecklat ett komplett övervakningssystem (EnerOptix) som drivs genom en 3-vägs hybrid; bränslecell, Li-jon batteri och solpanel. Webbadress: 28

37 1.1.9 H2-Economy Teknik: PEMFC H2-Economy grundades år 2000 och har sitt huvudkontor i Armenien. Företaget producerar bränsleceller i området W och har ett flertal produkter ute på marknaden som t ex kan köpas på Fuel Cell Store s hemsida. Produkterna säljs huvudsakligen för hobbyändamål eller som utbildningskitt. Under 2009 stängdes företagets hemsida ned utan hänvisning, det anges bara att man har blivit utsatta för hackers. Webbadress: eller för mer info, Heliocentris Teknik: PEMFC Heliocentris grundades i Tyskland Bolaget fokuserar på produkter för utbildningsändamål och för universitetsbedriven forskning. Heliocentris har även produkter för reservkraft. Bolaget har redan sålt mer än 35,000 bränsleceller. Bränslecellerna varierar mellan 50 W och 16 kw och finns tillgängliga för beställning. I januari 2009 tillkännagavs ett OEM-avtal med Lucas-Nülle Group GmbH som innebär att företagen kommer att sälja bränslecellsystem för övning och utbildning över hela världen. Webbadress: Horizon Fuel Cell Technologies Teknik: PEMFC Horizon utvecklar PEMFC system inom brett effektfönster, 0,3 W till 15 kw. Företaget är registrerat i Singapore men verksamheten bedrivs i Shanghai, Kina. Horizon har en pågående utveckling inom flera tillämpningssegment, allt från leksaker och konsumentelektronik till obemannade flygplan och vätgasbilar. Bolaget har tidigare gjort en succé med vätgasdrivna leksaksbilar och en mindre vätgastankstation till denna. H-racer, som den första modellen kallades, lanserades 2006 och såldes i mer än 10,000 exemplar. Vid Paris Air Show 2009 demonstrerade företaget AEROPAK - ett bränslecellsystem för obemannade flygplan som ger en tre gånger så lång flygtid jämfört med nuvarande alternativ med Li-jon batterier. Horizon har nyligen öppnat ett laboratorium i Singapore som kommer vara bas för företagets nya satsningar på bränslecellslösningar inom försvar och flygtillämpningar. Horizon har länge arbetat med att utveckla sin MiniPak som är en portabel bränslecellsladdare på 2,5 W för mobiltelefoner, MP3-spelare, GPS och annan portabel elektronik med USB-port. Företaget har även utvecklat en tillhörande Hydrofill som konsumenten använder för att fylla på sin använda vätgasampull. MiniPak och Hydrofill kommer troligtvis att lanseras på marknaden under Webbadress: h-tec Teknik: PEMFC h-tec grundades 1997 i Lübeck, Tyskland. Företaget har tagit fram bränsleceller för både utbildningsändamål och för industrin. Företaget planerar även att kommersialisera sina produkter i framtiden. Än så länge finns bara prototyper tillgängliga. h-tec:s PEM Fuel Cell System FCA30 kan ge effekter upp till 100 W. Bolaget tillverkar även elektrolyssystem och riktar in sig på den europeiska marknaden. Webbadress: 29

38 Hydrocell Oy Teknik: AFC Hydrocell Oy är ett finskt bränslecellsföretag som grundades Företagets bränslecell baseras på en cylindrisk elektrod och elektrolyten består av en gel som Hydrocell själva har tagit fram. Gelelektrolyten möjliggör ett brett användningsområde då den är säker mot läckage. Hydrocell har utvecklat tre olika bränsleceller; HC-100 som skall användas som extra energi till t ex båten och bilen, HC-200 som bygger på AFC teknologin i kombination med ett CO 2 -filter och HC-400 som också är tänkt som extra energi för portabel verksamhet. Hydrocell deltar i det europeiska projektet IMPRESS (Intermetallic Materials Processing in Relation to Earth and Space Solidification), som bl a syftar till att ta fram NiAl pulver för att driva bränsleceller. Webbadress: IdaTech Teknik: PEMFC IdaTech utvecklar integrerade bränslecellssystem för reservkraft. Bolaget grundades 1996 i Oregon, USA och fokuserar på PEMFC teknik, främst för militär verksamhet. IdaTech:s bränslecellsteknik kan reformera bränslet, vilket gör valet flexibelt. Företaget utvecklar bränsleceller med effekter från 100 W upp till 15 kw för olika användningsområden. Bolaget har skrivit ett kontrakt med U.S. Army s Communications Electronics Research Development and Engineering Center till ett värde av 2,55 miljoner USD för att utveckla en 3 kw bränslecellsgenerator. De har även distributionsavtal med tre företag i Latinamerika och Sydostasien och ett mångårigt avtal med Japanska partners. IdaTech har bl a utvecklat ElectraGen och igen Fuel Cell Power Supply. igen Fuel Cell Power Supply är en fullt integrerad bränslecell som genererar upp till 250 W för reservkraft. IdaTechs utveckling pekar på att företaget satsar mer på större system än på mikrobränsleceller. Webbadress: INI Power Systems Teknik: DMFC INI Power Systems har utvecklat metanoldrivna bränsleceller ( W) för framförallt militär verksamhet men även för kommersiella behov. Företaget driver sin verksamhet i USA. INI Power Systems har beslutat sig för att kommersialisera sin patenterade produkt, Direct Methanol Laminar Flow Fuel Cell (LFFC ). Webbadress: Intelligent Energy Teknik: PEMFC Bolaget grundades 2001 och är verksamt i Storbritannien och USA. Intelligent Energy har ett brett utbud av PEMFC bränsleceller och bränsletillförselsteknologier. Företaget producerar sina tekniska lösningar för framförallt militära tillämpningar. I oktober 2009 presenterade man det senaste resultatet av sitt samarbete med Suzuki - en bränslecellsdriven skoter. Intelligent Energy verkar satsa mer på större bränslecellslösningar framöver än på mikrobränsleceller. Webbadress: Jadoo Power Systems Teknik: PEMFC Jadoo grundades 2001 av Lee Arikara och Larry Bawden. År 2003 fick bolaget sin första externa finansiering. Efter att först utvecklat en bränslecell av 30

39 PEMFC-typ utvecklade de även ett integrerat kraftsystem baserat på denna teknologi där nyckelkomponenterna är patenterade. Jadoo arbetar i ett brett effektfönster mellan 20 W och 3 kw. Från början fokuserade Jadoo Power Systems på videokameror men breddade senare sitt fokus till räddningsutrustning, övervakningssystem och militära applikationer. I april 2009 fick Jadoo $1,8 miljoner från det amerikanska energidepartementet för att ta fram en SOFC på 1 kw som sedan ska testas i ett projekt tillsammans med flera amerikanska företag och myndigheter. Jadoo har under 2009 skrivit kontrakt med US Army för att utveckla bränslen till bränsleceller. Webbadress: Lilliputian Systems Teknik: SOFC Lilliputian Systems utvecklar mikrobränsleceller för konsumentelektronik som mobiltelefoner och bärbara datorer. Bolaget grundades i Boston och hoppas i framtiden kunna ersätta nuvarande batterier i portabel elektronik med sitt bränslecellssystem. Lilliputians bränslecellssystem (SOFC) drivs med butan. Bolaget har utvecklat en bränslecell som kan ladda en smartphone via en USB-kabel. Priset för bränslecellen kommer att landa på runt USD. Bränsletanken kommer däremot bara att kosta några dollar. I april 2009 tillkännagav Lilliputian att företaget fått in ytterligare $28 miljoner i riskkapital. Ingen produkt har ännu lanserats. Webbadress: Medis Technologies Teknik: DLFC Medis har utvecklat en direct liquid fuel cell som innehåller den aktiva kemikalien natriumborohydrid. Tekniken används redan av bolaget som tillverkar bränsleceller för konsumentelektronik. Under 2007 började företaget sälja Medis 24-7 Power Pack vilket är en bränslecellsdriven laddare till bl a mobiltelefoner och MP3-spelare. Medis 24-7 Power Pack (1 W) kan leverera upp till 30 h samtalstid i en mobiltelefon och h speltid i en ipod. Medis har även utvecklat bränslecellsprototyper med effekter upp till 20 W, både för militära applikationer och konsumentelektronik. Den 15 november 2009 lämnades avskedsansökan in från företagets CEO Mejia och CTO Finkelshtain. Styrelsen har tagit över driften av Medis och analyserar sina alternativ för framtiden. Bedömare anser det sannolikt att företaget kommer att försättas i konkurs. Webbadress: MTI MicroFuelCells Teknik: DMFC MTI är ett amerikanskt företag som arbetar med att anpassa sin teknikplattform, Mobion 1M, för militära tillämpningar som PDA, GPS och övervakningskameror. Man tänker sig även tillämpningar inom konsumentelektronik. I december 2008 presenterade företaget en prototyp på en bränslecellsladdare för mobiltelefoner och annan portabel elektronik. Under 2009 har MTI haft finansiella svårigheter. Webbadress: myfc Teknik: PEMFC myfc är ett svenskt företag som utvecklar tunna vätgasdrivna bränsleceller. Effektdensiteten på 300 mw/cm 2 hör till de högsta i branschen. I dagsläget finns prototyper utvecklade för 2-10 W, men inriktningen sker mot 31

40 effektområdet 2-75 W. Bolagets teknologi är flexibel med avseende på bränsleförsörjningsteknik (dock alltid vätgas). Vid FC Expo 2008 i Japan presenterade myfc Excessladdaren, en bränslecellsdriven laddare för mobiltelefoner (2,5 W). En vidareutveckling av Excessladdaren kommer att lanseras under 2010, där bränslet är en liten permeabel ampull vars innehåll reagerar med vatten och genererar vätgas. Webbadress: Neah Power Systems Teknik: DMFC Neah Power Systems utvecklar mikrobränsleceller för bärbara datorer och för annan portabel kommunikationsutrustning. Fokus är militär utrustning men företaget arbetar även med konsumentelektronik. Neah Power Systems metanoldrivna bränsleceller baseras på porösa kiselmaterial. Under 2007 demonstrerade företaget sin första prototyp. Företaget hade som mål att lansera sina produkter på marknaden under 2009, men så har ännu inte skett. Webbadress: PaxiTech Teknik: PEMFC PaxiTech är ett franskt företag som grundades Bolaget utvecklar mikrobränsleceller för portabel elektronik med effektbehov på W. Demonstration har gjorts av bl a en 6 W cykellampa, ett 1 W elstängsel och en 16 W DVD-spelare. PaxiTech bedriver även utveckling och produktion av MEAs. Webbadress: Power Air Corporation Teknik: ZAFC Power Air Corporation tillverkar så kallade zink-luft bränsleceller för bl a mobila konsumentprodukter som mobiltelefoner och MP3-spelare, stationära lösningar som reservkraft samt för räddningsutrustning. Power Air Corporations externa laddare, ZPAC 40, kan leverera upp till 40 Wh. Under 2009 flyttade företaget sitt huvudkontor från Kalifornien till Vancouver, Kanada för att kunna dra nytta av de bidragsprogram och skattelättnader som finns för forskning och utveckling i Kanada. I december 2009 tillkännagav företaget att man i februari 2010 kommer att kunna presentera en portabel 6- cell stack bränslecellsenhet på >150W och en på >1000W. Webbadress: Protonex Teknik: SOFC, PEMFC Protonex grundades år 2000 och utvecklar bränsleceller inom effektområdet W. Bränslecellerna kan användas självständigt eller i hybrid med redan existerande teknik. Protonex har patenterat både sin SOFC- och PEMFC-teknologi. Företaget har utvecklat ett flertal produkter för militären men gör även kommersiella produkter för konsumenter. Huvudkontoret finns i Massachusetts nära Boston och utvecklingen sker i Colorado. I juli 2009 tillkännagav företaget att man inlett ett samarbete med bränslecellsföretaget UltraCell Corporation. Samarbetet omfattar utveckling, kommersialisering, marknadsföring och försäljning av portabla bränslecellslösningar och bränsle för den amerikanska militären. Företagen kommer bl a att arbeta för att utveckla ett gemensamt bränsle och för att tillsammans med andra ledande bränslecellsföretag skapa en världsstandard för metanolbaserade bränslen. 32

41 UltraCells system riktar sig till applikationer som kräver upp till 100 W, medan Protonex system riktar sig till applikationer som behöver W. Därmed kompletterar företagens existerande system varandra. Webbadress: SFC Smart Fuel Cell Teknik: DMFC SFC Smart Fuel Cell grundades år 2000 i München, Tyskland. Jenny 600S är en av bolagets produkter och levererar 25 W (252x171x74 mm, 1,7 kilo). Produkten används av militären för uppladdning av batterier till telefoner, datorer, m.m. Företagets EFOY bränslecellssystem har antagits av 29 stycken husbilstillverkare. Bolaget har även skrivit kontrakt med tyska och amerikanska försvaret (samarbete med PM-SWAR, CERDEC, Natick, ARL och AFRL). I september 2009 vann Jenny första pris i Wall Street Journals Technology Innovation Awards. De senaste fem åren har SFC levererat mer än kommersiella bränslecellsprodukter till militära och privata slutanvändare. Webbadress: och SRE Teknik: PEMFC Portugisiska SRE fokuserar på utveckling, produktion och kommersialisering av PMFC i effektområdet 5 W till 1 kw. Bränslecellerna används för fritidsändamål och inom industrin. Företaget har ett flertal produkter. I produktserien H-way finns bl a HW-125 som levererar 100 W och som kan användas som reservkraft i båtar. Det finns även exempel på användning av H-125 vid temporära trafikljus. Under 2009 stängdes företagets hemsida utan hänvisning och utan information om eventuell konkurs. Webbadress: Tekion Teknik: FAFC Tekion är ett nordamerikanskt företag verksamt i Champaign, Illinois, Burnaby och Brittish Colombia. Bolaget grundades 2003 och utvecklar en integrerad mikrobränslecellsteknik med uppladdningsbara batterier som skall kunna placeras i mobiltelefoner. Bränslecellen drivs på myrsyra (formic acid fuel cell, FAFC), vilket medför ett antal designförenklingar i jämförelse med DMFC-teknologin. Företaget menar på att FAFC-tekniken gör det lättare att bygga in bränslecellen i portabel elektronik. Tekion har demonstrerat en prototyp, Formira TM Power Pack. Bolaget har byggt upp samarbete med ett flertal OEM-tillverkare och funderar även på att börja samarbeta med militären. Tekion låter meddela på sin hemsida att man har varit så upptagna att man inte hunnit uppdatera hemsidan under året. Företaget har inte heller gjort några pressreleaser under Webbadress: UltraCell Corporation Teknik: högtemp. PEMFC (RMFC) UltraCell grundades 2002 i Livermore, USA. Företaget utvecklar system som bygger på vätgasdrivna PEM bränsleceller i kombination med ombordreformering av metanol. Produkterna tillverkas i huvudsak för den amerikanska militären för att ladda batterier lanserades produkten XX25 som finns att köpa på marknaden och kostar runt 5000 USD. XX25 levererar 25 W och ger en driftstid på 8 h när den tankas med 25 cl metanol. Inför årsskiftet lanserades en vidareutveckling av XX25 på 33

42 marknaden. Den nya produkten XX55 levererar 55 W och har en kapacitet på 250 h per bränsletank. Under 2009 inleddes även ett nära samarbete med Protonex. Webbadress: *NanoDynamics* Teknik: SOFC NanoDynamics gick i konkurs 27 juli *Polyfuel* Teknik: DMFC Polyfuel likviderades i augusti *Voller Energy Group Teknik: PEMFC* Voller Energy Group likviderades 15 december Webbadress: Stora elektronikföretag med bränslecellsutveckling Casio Teknik: PEMFC Casio utvecklar bränsleceller för konsumentelektronik som digitalkameror, PDA och bärbara datorer. Genom en mikroreaktor extraheras vätgas ur metanol, som sedan kan används i bränsleceller av PEMFC-typ. Företaget räknar med massproduktion tidigast Hitachi Teknik: DMFC Hitachi är ett japanskt elektronikföretag som även de utvecklar mikrobränsleceller för portabel elektronik. I juli 2006 visade bolaget upp en prototyp av en mobbilladdare, man har även kunna uppvisa 20 W enheter för bärbara datorer KDDI Teknik: DMFC KDDI är ett japanskt telekomföretag som sedan juli 2004 driver sin bränslecellsutveckling tillsammans med Toshiba och Hitachi. KDDI har tagit fram inbyggda hybrider bestående av en kompakt bränslecell med tillhörande tank, tillsammans med ett Li-jonbatteri i mobiltelefoner LG Chem Teknik: DMFC LG Chem är ett sydkoreanskt kemiföretag som utvecklar mikrobränsleceller för portabel elektronik. Bränslecellerna drivs på metanol. LG Chem har tagit fram olika prototyper på mellan 5 och 50 W. Bolaget räknar med att snart kunna kommersialisera produkter för mobiltelefoner och bärbara datorer Motorola Teknik: DMFC Motorola har utvecklat ett samarbete med IdaTech. Tanken är att IdaTechs ElectraGen(TM)5 XTR skall anpassas till Motorolas produkter. Bolaget samarbetar även med Angstrom Matsushita Electric Industrial Teknik: DMFC Matsushita Electric Industrial startades i Osaka, Japan och äger bl a Panasonic och Technics. Koncernen utvecklar bränsleceller av DMFC-typ. 34

43 1.2.7 NEC Teknik: DMFC NEC har presenterat ett flertal bränslecellsprototyper för portabel elektronik visade företaget upp en designad (genomskinlig så att man kan se bränslet) mikrobränslecellslösning för mobiltelefoner (NEC Flask phone). En färdig produkt planeras vara framme inom kort NTT DoCoMo Teknik: DMFC, PEMFC Det japanska telekomföretaget NTT DoCoMo har tidigare demonstrerat DMFCenheter tillsammans med Fujitsu och en liten 2 W PEMFC-enhet tillsammans med Aquafairy. DoCoMo har tagit fram prototyper på PEMFC som passar direkt i en mobiltelefon (42x80x13 mm, 104 g). De har även tagit fram tillbehör så att man kan fylla på bränsle Samsung Teknik: DMFC, PEMFC Samsung har utvecklat ett antal bränslecellsprototyper, dels genom egen utveckling men även tillsammans med andra externa partners. Utvecklingen sker kring portabel elektronik som bärbara datorer och mindre enheter ner till 1,5 W. Tidigare har prototyper som Sense Q35 tagits fram för att driva bärbara datorer på metanol. Nu satsar företaget på att använda vatten som drivmedel. Genom att låta en metall reagera med vatten kan vätgas genereras. Deras teknik sägs kunna driva en mobiltelefon (med normal samtalstid) i fem dagar. En färdig produkt förväntas kunna vara klar under Samsung meddelade i början av 2009 att man utvecklat ett militärt DMFC batteri som räcker upp till åtta gånger så länge som existerande modeller och med 54 % mer kraft. Företaget siktar på att kommersialisera produkten under Samsungs bränsleceller drivs av metanoltankar från Viaspace:s dotterbolag Direct Methanol Fuel Cell Corp Seiko Teknik: PEMFC Seiko har utvecklat bränsleceller på 3-50 W för portabel elektronik som bärbara datorer och digitalkameror. Bränslet består av natriumborohydrid som reformeras till vätgas Sharp Teknik: DMFC Sharp driver DMFC-utvecklingsprojekt och presenterade i maj 2008 en prototyp som genererar 0,3 W/cm 3, vilket är en hög energidensitet från en så liten yta. Tekniken skall användas till bl a mobiltelefoner, PDAs och bärbara datorer Sony Teknik: DMFC Sony har tagit fram en bränslecellsprototyp för mobiltelefoner som genererar ca 3 W, är ungefär 50x30 mm stor och drivs på metanol. Tekniken är en hybrid med ett litiumpolymerbatteri. Sony verkar ha inlett en nysatsning på bränsleceller och presenterade tre DMFC koncept produkter på FC Expo STMicroelectronics Teknik: PEMFC STMicroelectronics är ett företag som ursprungligen tillverkar halvledare. Bolaget har sitt huvudkontor i Genève, Schweiz. Bolaget har under året byggt upp ett samarbete med French Atomic Energy Agency (CEA) som skall vara i fyra år. Fokus ligger på bränslecellsutveckling för användning som laddare till batterier i mobiltelefoner. Tillsammans har de presenterat en vätgasdriven 35

44 bränslecell för mobiltelefoner som levererar ca 150 mw/cm 2. Man räknar med att kommersialisera produkten i slutet av 2009 eller i början på 2010 och. I framtiden siktar bolaget på att ta fram produkter med effekttätheter på uppemot 1 W/cm 2. Det finns också planer på att bränslecellsystem som kan byggas in i mobiltelefoner. Dessa system skulle så även innehålla ett litet Lijonbatteri Toshiba Teknik: DMFC Toshiba är ett japanskt elektronikföretag som kontinuerligt utvecklar DMFC för portabla elektronikprodukter för konsumenter. I februari 2007 presenterades bl a en hörlursprototyp med DMFC teknologi och en inbyggd metanoltank som enligt bolaget kunde spela musik i 10 h på 5 ml metanol. Den 21 oktober 2009 lanserade Toshiba sin DMFC bränslecellsladdare Dynario på den japanska marknaden, dock i en begränsad upplaga på ex som bara kan köpas via Toshibas hemsida. Toshiba lanserade samtidigt en tillhörande metanolpåfyllningsflaska som skall passa till alla deras portabla alternativ, samma flaska skall kunna användas i datorer, mobiltelefoner, osv. 1.3 Renodlade bränsleföretag Altek Fuel Group (AFG) Altek erbjuder två alternativ av bränslekapslar för bränsleceller. Båda dessa system bygger på en aluminiumbaserad teknologi: The Replaceable Cartridge System for Alkaline Aluminum-Air Fuel Cell och The Hydrogen Fuel Cartridge for PEM Fuel Cells. Webbadress: Alvatec Alvatec utvecklar ombordlagring och försörjning av vätgas till PEMbränsleceller. Utgångspunkten är olika metallegeringar i pulverform som utvecklar vätgas genom att reagera med vatten. Webbadress: BIC corporation BiC Corporation utvecklar bränslekapslar/vätgasgeneratorer baserade på NaBH 4 teknologi. BiC har ett samarbete med ST Microelectronics. Webbadress: Bio Coke Lab Co Ltd. Använder bl a magnesiumhydrid tillsammans med vatten för att generera vätgas. Webbadress: DMFCC - Direct Methanol Fuel Cell Corporation (Viaspace) DMFCC är ett dotterföretag till amerikanska Viaspace som inriktar sig på tillverkning av metanolampull för bränsleceller. Bland deras samarbetspartners kan nämnas Antig och PolyFuel. För närvarande levererar DMFCC bränsletankar till CMR Fuel Cells 25 W DMFC-laddare. Bränsletankarna har en specialutformad ventil som garanterar att bränslet stannar kvar i 36

45 tanken tills det att den kopplas till bränslesystemet. DMFCC levererar även bränsletankar till Samsungs bränsleceller. Webbadress: Hrein Energy Organisk hydridteknologi för lagring av vätgas och leverans till bränslecellsföretag. Webbadress: Hydrodevice Co Ltd. Utvecklar vätgasgenerator som baseras på hydrolys av ett föraktiverat aluminiumpulver. Webbadress: I-power Utvecklar teknologi för generering av vätgas via en hydrolysprocess. Webbadress: JSW Japan Steel Works, JSW, utvecklar metallhydridtankar för lagring av vätgas. Webbadress: Kurita Water Industries Teknik: DMFC (CMFC) Kurita Water Industries grundades 1949 i Tokyo, Japan. Bolaget har utvecklat en metod för att lagra metanol i fastform, clathrate, därav namnet CMFC (Clathrate Methanol Fuel Cell). Den fasta formen medför att bränslecellen kan göras mindre. Fördelen med tekniken är också att den inte läcker lika lätt och att flampunkten ökar vilket leder till att säkerheten förbättras. Med denna teknik har Kurita utvecklat en mobiltelefonladdare. Bolaget arbetar även med tankstationer (vätgas) och stationära bränsleceller. Webbadress: ECD Ovonics Energy Conversion Devices Ovonics är ett amerikanskt företag som, bland mycket annat, tillverkar metallhydridtankar lämpliga för bränsleceller. Företaget levererar produkter till bl.a. Jadoo Power. Ovonics är också aktiva inom större bränslecellssystem. Webbadress: SiGNaChem SiGNa Chem är ett amerikanskt företag vars primära teknologi är alkalimetaller (NaK) nanoinkapslade i silikon. På konferensen Small Fuel Cells 2010 kommer företaget att presentera metoder för systemimplementering för användandet av natriumsilicid i portabla bränsleceller. SiGNa Chem vill använda sin teknologi för att driva bränsleceller i effektområdet W. Möjliga applikationer innefattar allt från mobiltelefonladdare till elektriska cyklar. Webbadress: Tianjin Highland Utvecklar metallhydridtankar för lagring av vätgas. 37

46 Webbadress: Treibacher Treibacher är ett österikiskt bolag som tillverkar metallhydridtankar som är lämpliga för bränsleceller under sitt varumärke AUERSTORE. Webbadress: 38

47 2