Early Markets: Hidrogénio e Pilhas de Combustível C. M. Rangel, R.A. Silva INETI, Unidade de Electroquímica de Materiais, ...
Cenário Energético Actual   Aumento nas necessidades energéticas: Soluções adequadas em tempo real Emissões de gases que c...
Power generation global (expected new coal plants)‏ Emissões CO 2
Livro verde - Estratégia Europeia para uma energia sustentável, competitiva e segura Adaptar o nosso Sistema Energético  M...
Hidrogénio e Pilhas de Combustível Soluções atractivas-  Ambiente  Eficiência  Custo Investimentos para um novo paradigma ...
Tendências  <ul><li>Número cumulativo de pilhas de combustível 30,000  </li></ul><ul><li>20% (estacionárias de peq. potênc...
Pilhas de Combustível Entrada no Mercado
Early Market Applications <ul><li>KEY TARGETS: </li></ul><ul><ul><li>Distributed Power:  $750/kW and 40,000-hour durabilit...
Pilhas de Combustível – Previsão Mercado Aplicações Portáteis
Configuration Shape and layout Number Cross sectional size lenght Mercados Potenciais para Pilhas de Combustível para  Apl...
Durability- ability to resist permanent change in performance over time Reliability- ability to perform the required funct...
Pilhas de Combustível Custo Estimado para Sistema, Stack e Componentes   Platinum cost is ~60% of total stack cost Catalys...
Desafios comercialização <ul><li>Materiais (electrocatalisadores,  membranas, componentes)‏ </li></ul><ul><li>Mecanismos d...
Selecção de Novos Materiais e Condições de Operação para Pilhas  de Combustível tipo PEM
25SR4-A Desenvolvimento de uma pilha de combustível PEM   24 membranes (membrane  electrode assembly)‏ 25 W 8 to 24 V 370 ...
Projecto n.º 70/00244 LUCIS / Projecto DEMTEC Demonstração de Pilhas de Hidrogénio em Ambiente Real DMTP  Unidade de Elect...
Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação, I.P. Projecto n.º 70/00244 LUCIS / Projecto DEMTEC Demonstração d...
Validação  de tecnologias LUCIS DEMTEC Sistema híbrido, energia solar e energia eólica com sistema de Pilhas de Combustíve...
EDEN-  PPS4- INETI  Sistema híbrido Permobil, INETI Conformidade EN -12184    INETI, SRE Conformidade Norma CEI-62282  Aut...
Comentários Finais-  Algumas  Barreiras Comercialização Durabilidade/fiabilidade Custo Produção em massa Aceitação por par...
Comentários Finais-   Algumas Barreiras - Hidrogénio Produção ( avanços técnicos para reduzir custos e aumentar eficiência...
  LISBON, 1-3 April 2009 Topics Hydrogen Systems and Materials for Sustainability    Fundamentals, Modelling and Simulatio...
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17 Nov08 CM Rangel/RA Silva

  1. 1. Early Markets: Hidrogénio e Pilhas de Combustível C. M. Rangel, R.A. Silva INETI, Unidade de Electroquímica de Materiais, DMTP Paço do Lumiar, 22, 1649-038 – Lisboa, Portugal [email_address] Torres Vedras, November 2008 Sociedade do Hidrogénio, um Desafio para Portugal Iniciativas para uma Plataforma Tecnológica Introdução Early markets Barreiras Tecnológicas e de Aceitação Custo Durabilidade Educação/divulgação
  2. 2. Cenário Energético Actual Aumento nas necessidades energéticas: Soluções adequadas em tempo real Emissões de gases que contribuem para o efeito estufa: alterações climáticas Volatilidade nos preços dos combustíveis Instabilidade geopolítica das regiões produtoras Emergência e crescimento de novas economias
  3. 3. Power generation global (expected new coal plants)‏ Emissões CO 2
  4. 4. Livro verde - Estratégia Europeia para uma energia sustentável, competitiva e segura Adaptar o nosso Sistema Energético Mais sustentável Menos dependente de combustíveis fósseis importados Diversificação da oferta de energia compatível com Fontes renováveis (aumento 6 12 % 2010)‏ Vectores energéticos não poluentes Aumento da eficiência energética (redução consumo 20% para 2020)‏
  5. 5. Hidrogénio e Pilhas de Combustível Soluções atractivas- Ambiente Eficiência Custo Investimentos para um novo paradigma I&D Educação Orientada Divulgação Remover barreiras tecnológicas e de aceitação
  6. 6. Tendências <ul><li>Número cumulativo de pilhas de combustível 30,000 </li></ul><ul><li>20% (estacionárias de peq. potência); 50 novas unidades (20 MW) em 2007 </li></ul><ul><li>Principais mercados são tipo niche em aplicações portáteis e de transporte (aumentando)‏ </li></ul><ul><li>DMFC e PEMFC dominam pre-mercados (>95%); </li></ul><ul><li>E a Europa? </li></ul>
  7. 7. Pilhas de Combustível Entrada no Mercado
  8. 8. Early Market Applications <ul><li>KEY TARGETS: </li></ul><ul><ul><li>Distributed Power: $750/kW and 40,000-hour durability (with 40% efficiency) by 2011 </li></ul></ul><ul><ul><li>APUs: Specific power of 100 W/kg and power density of 100 W/L by 2010 </li></ul></ul><ul><ul><li>Portable Power: Energy density of 1,000 W-h/L by 2010 </li></ul></ul>Early markets for stationary, backup power, and specialty applications will lower costs and grow the manufacturing base. Fuel cell R&D is focused on early market applications
  9. 9. Pilhas de Combustível – Previsão Mercado Aplicações Portáteis
  10. 10. Configuration Shape and layout Number Cross sectional size lenght Mercados Potenciais para Pilhas de Combustível para Aplicações Portáteis
  11. 11. Durability- ability to resist permanent change in performance over time Reliability- ability to perform the required function Cost PEM Fuel Cells: Technology matures, timescale to commercialisation decreases..... Lifetime requirements for transportation or stationary applications have not been met Need for a more comprenhensive knowledge of materials ageing mechanism 275 * 30 2002 Baseline $ / kW 2015 Target Fuel Cell System Cost Status vs. Targets 2006 Status 107 * * projected to high volume production of 500,000 units/year 275 * 30 2002 Baseline $ / kW 2015 Target Fuel Cell System Cost Status vs. Targets 2006 Status 107 * * projected to high volume production of 500,000 units/year 2003 Status 2015 Target Fuel Cell System Durability Status vs. Targets Hours 1000 2000 5000 2006 Status 2003 Status 2015 Target Fuel Cell System Durability Status vs. Targets Hours 1000 2000 5000 2006 Status
  12. 12. Pilhas de Combustível Custo Estimado para Sistema, Stack e Componentes Platinum cost is ~60% of total stack cost Catalyst durability needs improvement as low as $67/kW for 500,000 units/year, stack 46% of system cost. 2007 TIAX Interim estimate Stack
  13. 13. Desafios comercialização <ul><li>Materiais (electrocatalisadores, membranas, componentes)‏ </li></ul><ul><li>Mecanismos de transporte (modelos)‏ </li></ul><ul><li>Ferramentas de Diagnóstico (electroquímicos, outros)‏ </li></ul><ul><li>Estabilidade- longo prazo (medidas de propriedades relevantes) –Aumento da durabilidade de componentes PC </li></ul><ul><li>Correlacionar procedimentos para testes acelerados com os protocolos de teste para PC </li></ul>
  14. 14. Selecção de Novos Materiais e Condições de Operação para Pilhas de Combustível tipo PEM
  15. 15. 25SR4-A Desenvolvimento de uma pilha de combustível PEM 24 membranes (membrane electrode assembly)‏ 25 W 8 to 24 V 370 mW/cm 2 325 mW/ cm 3 446 mohm/cm 2 3 mV/hr 1500 hr 95x55x20 mm 196 g 5 - 40ºC Fuel cell stack Nominal power (theoretical)‏ Output voltage Power density Volume power density Ohmic resistance per MEA Voltage decay at 0,5 A Useful functioning lifetime Dimensions Weight Temperature
  16. 16. Projecto n.º 70/00244 LUCIS / Projecto DEMTEC Demonstração de Pilhas de Hidrogénio em Ambiente Real DMTP Unidade de Electroquímica de Materiais INETI Armazenamento de hidrogénio utilizando Hidreto Metálico para uma autonomia de ~ 5 h Estabilidade célula a célula no “stack” em operação após “black-out”
  17. 17. Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação, I.P. Projecto n.º 70/00244 LUCIS / Projecto DEMTEC Demonstração de Pilhas de Hidrogénio em Ambiente Real Aplicação: UPS - Bancada de Ensaios Electroquímicos UEQM/ Edifício C. INETI
  18. 18. Validação de tecnologias LUCIS DEMTEC Sistema híbrido, energia solar e energia eólica com sistema de Pilhas de Combustível a Hidrogénio.
  19. 19. EDEN- PPS4- INETI Sistema híbrido Permobil, INETI Conformidade EN -12184 INETI, SRE Conformidade Norma CEI-62282 Autosil, SRE, INETI Integração, Engenharia e Teste INETI (teste de ligas), Labtech (fornecimento de ligas e reactor)‏ Hidretos Metálicos INETI (desenho e preparação de placas bipolares); SRE (montagem da pilha)‏ Fuel Cell Permobil Cadeira de Rodas Parceiros Projecto de Conversão
  20. 20. Comentários Finais- Algumas Barreiras Comercialização Durabilidade/fiabilidade Custo Produção em massa Aceitação por parte do consumidor/educação/percepção da tecnologia Códigos/Normas Testes de Desempenho e Certificação Infra-estrutura Pilhas de Combustível
  21. 21. Comentários Finais- Algumas Barreiras - Hidrogénio Produção ( avanços técnicos para reduzir custos e aumentar eficiência)‏ Transporte e distribuição (infra-estruturas e investimentos)‏ Armazenamento (IDT, tecnologias actuais não são satisfatórias)‏ Conversão e uso final (Custo e desempenho, aceitação)‏ Regulamentação, códigos, normativas ( do laboratório para o mercado)‏ Aceitação (informar, educar para uma mudança de paradigma).
  22. 22.   LISBON, 1-3 April 2009 Topics Hydrogen Systems and Materials for Sustainability   Fundamentals, Modelling and Simulation Hydrogen Production Hydrogen Storage and Distribution Fuel Cells in Transportation Fuel Cells in Stationary Systems Hydrogen and Portable Fuel Cells Bio-hydrogen and Bio-fuel Cells Safety, Standards, Regulations National and International Projects Roadmaps Other related subjects http://www.hypothesis.ws Full paper deadline: 31 January 2009 Hydrogen Power Theoretical and Engineering Solutions International Symposium Selected papers will be published in International Journal of Hydrogen Energy

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