Post on 09-Jul-2015
Портативные зарядные устройства на топливных
элементах
ООО «ХэндиПауэр»
Резюме Проекта
2
Цель и задачиРазработка и организация опытно-промышленного производства и вывод на рынок портативных зарядных устройств нового поколения.
Продукция
• Портативные источники тока мощностью до 5 Вт на базе алюмо-водныхгенераторов водорода и водородно-воздушных топливных элементов
• Лицензии на технологию изготовления портативных источников тока салюмоводными генераторами водорода.
ПрименениеЗаряд аккумуляторов и внешнее питании портативных электронныхустройств (сотовых телефонов, смартфонов, навигаторов и т.д.)
Текущее состояние
• Изготовлены и протестированы лабораторные макеты (до 2-5Вт).
• Разработан дизайн и эскизный проект макета источника тока новойконструкции.
• Компания «ХэндиПауэр» – участник проекта Сколково.
• Проект одобрен к финансированию Советом Директоров ЗАО «МИНЦ» иООО «Сингма.Новосибирск»
Участники и партнеры
• ООО «ХэндиПауэр• НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»• ЗАО «МИНЦ»• ООО «Сигма.Новосибирск»• Фонд Сколково• ОИВТ РАН (г. Москва)
Описание компании ООО «ХэндиПауэр»
3
ООО «ХэндиПауэр» создано в мае 2012 году при участии НП«Совместный центр трансфера технологий РАН и РОСНАНО» иОбъединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН.
Команда: Научные специалисты из ОИВТ РАН и специалисты сбизнес-компетенциями из ЦТТ РАН и РОСНАНО и Наноцентров.
ООО «ХэндиПауэр» резидент Фонда Сколково с июня 2012 г.,одобрена заявка на грант.
В 2013 году получен 1 млн. руб. от фонда Бортника
Инвесторы:– ЗАО «Международный Инновационный
Нанотехнологический Центр» (Наноцентр «Дубна»)– ООО «Сингма.Новосибирск» (Наноцентр «СИГМА»)
Ссылки:
http://community.sk.ru/net/1120190/ - страничка на сайтеСколково
https://www.facebook.com/handypowerrus - портал компании.
http://youtu.be/6jxK9LVX8Kw - репортаж о проекте.
Команда
Школьников Евгений Иосифович Директор по науке • Д.т.н. С 2006 года руководитель более 30 проектов, выполняемых в ОИВТ
РАН в области алюмо-водородной энергетики.
• Зав. отделением ОИВТ РАН
Щербак Мария Владимировна, Генеральный директор• к.ф.-м.н., с 2007 г. работает в сфере венчурных инвестиций (ОНЭКСИМ, НП
ЦТТ РАН и РОСНАНО), успешный опыт привлечения финансирования, запуска и развития стартапов.
• Инвестиционный менеджер НП ЦТТ РАН и РОСНАНО
Калашников Илья Александрович, Менеджер по развитию бизнеса• Консультировал компанию "Экспедиция" по инновационным продуктам,
организовывал ё-движение из приверженцев бренда, вывел на рынок инновационный продукт биостимулятор роста «Фитоспектр».
• Преподаватель Высшей Школы Экономики
Илюхина Анастасия Владимировна, Ведущий специалист• к.т.н. Является ключевым разработчиком нового метода активации
алюминия в присутствии сплавов галлия, позволяющий проводить реакцию алюминия с водой в обычных условиях.
• зав. лабораторией портативных источников энергии ОИВТ РАН
5
Продукт
Продукт
Портативные зарядные устройства на топливных элементах мощностью до 5 Вт с одноразовыми сменными картриджами
Применение
Заряд аккумуляторов ивнешнее питаниипортативных электронныхустройств (мобильныетелефоны, смартфоны,планшеты, плееры,навигаторы,осветительные приборыт.д.)вдали от электросетей.
Существующая проблема и предлагаемое решение
6
Существующие проблемы
экологическая и токсическая безопасность хранения и эксплуатации
сложность использования
низкие удельные характеристики
большие массогабаритные характеристики,
недоступность инфраструктуры для перезарядки,
высокая стоимость
Проектные решения
Экологически безопасный способ хранения и эксплуатации. Исходные
реагенты - алюминий и вода; продукты реакции - гидроксиды алюминия.
Простота использования и модульность. Картриджи легко сменяются
Высокие удельные характеристики. На 4 заправки - около 160 Вт*ч/кг, на 10 заправки
– более 180 Вт*ч/кг.
Уменьшение размера и веса.Устройство - 30 г, картридж – 20 г
Доступность инфраструктуры для перезарядки. Картриджи и устройства могут продаваться в сетевых магазинах
электроники/ бытовой техники, туристического снаряжения.
Низкая стоимость. В условиях отсутствия сети начиная со 2-3 зарядки стоимость
энергии от проектных источников становится ниже стоимости энергии от
литий-ионных батарей.
Конструкция портативного источника тока
7
Принцип построения – блочно-модульный.Изменение энергоемкости микрогенератораводорода и количества батарей ВВТЭ позволяетизменять мощность и энергоемкость системы вшироких пределах.
По принципу действия –получение водорода из воды посредством активированного алюминия – аналогов у проектных источников тока в мире нет.
Текущие результаты
Лабораторный образец Разработано несколько действующих лабораторных
макетов портативных зарядных устройств малоймощности (2-5 Вт).
Продемонстрирована их работоспособность длязарядки маломощных портативных устройств(аккумуляторы сотовых телефонов).
Научная новизна и Ноу-хау разработки:
• состав и способ получения активированного алюминия;
• конструкция и принцип функционирования генератора водорода и источника тока в целом;
• регулирование скорости реакции, включая ее остановку;
• способ приготовления мембранно-диффузионных блоков;
• устройство DC/DC-преобразователя
Проведены переговоры с рядом потенциальныхпотребителей.
Разрабатывается промышленный дизайн.8
9
Рынок портативных зарядных устройств
Мировой рынок альтернативных зарядных устройств, $ млн.
• Рынок альтернативных (портативных)зарядных устройств в 2010 годусоставил $1.5 млрд (ABI Research). Этосоответствует уровню проникновенияотносительно рынка смартфонов болеечем на 5%. В 2010-2015 году рынокбудет быстро расти (CAGR – 87%),превышая темпы роста в 2007-2010 гг.
• Мировой рынок портативных зарядныхустройств на топливных элементах в2015 г. составит около 9 млн. шт., т.е.достигнет уровня проникновенияотносительно продаж смартфонов вмире - 1%.
• Российский рынок смартфонов в 2015 г.составит – 22 млн шт. (прогноз J’son &Partners Consulting). Российский рынокпортативных зарядных устройств натопливных элементах может достигнуть220 тыс. устройств. Доля проектнойкомпании – 4,5 %
Мировой рынок портативных устройств, млн. шт.
Источник: ABI Research
Portable USB Recharger Market, 04/2012
Основные драйверы рынкапортативных зарядныхустройств:
• Рост числа смартфонов сбольшим дисплеем ивысокойпроизводительностью
• Рост числа энергозатратныхприложений и сервисов длясмартфонов:
• Популяризация онлайнсервисов, в результате чегоувеличивается времяпользования смартфоном
• Растущий разрыв междупотребностью вэнергопотреблении иемкостью батареи
• Мобильностьпередвижения
10
Мировой рынок смартфонов, млн. штук
Мировой рынок портативных зарядных устройств, млн. штук.
Источник: IDC, Pike Research
Рынок портативных зарядных устройств
Применение и потребители портативных источников.
11
для питания устройств в удаленных от электросетей
зонах: смартфонов, приборов радиосвязи,
осветительных приборов, туристического
снаряжения, навигаторов
ноутбуков в дальних перелетах, быстрой подзарядки батарей
портативных устройств во время передвижения по
городу
для питания армейских портативных средств
связи, навигации, управления и целеуказания
Основные потребители:
альпинисты, диггеры, курьеры, пользователи устройств спутниковой связи и навигаторов, экстремальные туристы,
геологоразведовательные и добывающие организации
МЧС при спасательных операциях в зонах бедствия в условиях отсутствия электросети и генераторов, формирования Минобороны
12
Военное применение
Источник: 2010 Fuel cell technologies market report, U.S. Department of Energy, June 1011
19 кг23,2 Вт-ч/кг
2-3 кг140-160 Вт-ч/кг
vs.
Военные проекты, финансируемые в США в 2010 г.
Основные преимущества перед аналогичными технологиями - легкость и бесшумность при эксплуатации.
Портативные источники питания интенсивноиспользуются в различных военных приложениях:
• для питания радио и электронныхустройств, которые входят в амунициюсухопутных войск,
• для питания беспилотных систем,
• как электрогенераторы в бесшумныхоперациях.
13
Конкуренты
13
В начале 2011 года шведская компания myFC представила портативноезарядное устройство на топливных элементах PowerTrekk длялюбителей активного отдыха. В PowerTrekk для производства водородасилицид натрия, хранящийся в картридже, активируется водой.Номинальная мощность 5 В. Компания сейчас в процессе созданиядистрибьюторской сети.
В 2011 на выставке FC Expo в Японии Aquafairy представиласвое портативное зарядное устройство, которое питается водородомвырабатываемым воды и металл-гидридом, помещенным в картридж.В настоящее время обеспечивает достаточное количество энергии длязарядки смартфона до 50% мощности.
Первоначально Aquafairy планирует выпустить ограниченный тираж, ав последствии при массовом производстве сократить расходы на одноустройство с 9600 руб($322) до 3600 ($123)
14
Конкуренты
14
В 2011 Компания Horizon Fuel Cell Technologies выпустила в продажуводородное зарядное устройство MiniPAK. Гаджет предназначен дляподзарядки сотовых, плееров,GPS навигаторов, коммуникаторов,портативных игровых консолей. Мощность - 2,5 Вт.
Картриджи HydroSTIK можно перезаряжать в специальномустройстве HydroFILL работающем на воде и внешнем источникеэлектроэнергии.
В 2010 г. Intel приобрел долю Lilliputian Systems, инвестировав $5 млн. напроизводство портативных зарядных устройств на топливных элементах(USB Mobile Power System, мощность порядка 3 Вт) для зарядки сотовыхтелефонов, плееров и других небольших электронных устройств
В общей сложности Lilliputian Systems привлекла более $90 млн.венчурного капитала от таких инвесторов как Atlas Ventures, KleinerPerkins and Rockport Capital.
В 2011 г. компания профинансирована РОСНАНО.
15
Сравнение с ближайшими аналогами
Protonex/ m250-cx Smart Fuel Cells/JENNY
UltraCell/ XX25 DoCoMo
Мощность 250 Вт 25 Вт 25 – 50 Вт 2 Вт
Напряжение 12/28 В 10-30 В 12-24 В 3,6 В
Вес 18 кг (без топлива) 1,7 кг (без картриджа) 1,14 (без картриджа) 45 г.
Размеры 33*33*50 см 25,2 *17,1*7,4 см 23*15*4,3см 70*24*24 мм
Топливо смесь метанола и воды
Метанол/смесь метанола и воды
смесь метанола и воды водород на основе гидролиза легких металлов
Цена
Токсичность метанола и продуктов гидролиза боргидрида натрия не позволяет говорить о массовом внедрении этих систем, их применение ограничивается только специальными приложениями.
16
MiniPAK/ Horizon Fuel Cell
Dynario ™Toshiba
PowerTrekk HandyPower (проектные источники питания)
Мощность 2,5 Вт Для зарядки 2 телефонов
2,5 Вт - от топливного элемента, 5Вт Режим работы от батарей
10 Вт
Напряжение 5 В 5 В 5 В 5 В
Размер 10,4*6,8*2,5 см см3 15*2,1*7,4 см (355 см3
6,6 x 12,8 x 4,2 см (384 см3)
140 см3
Вес 80 г (без картриджа), 155 г (с картриджем)
280 г (без топлива)
175 г без картриджа / 240 г с картриджем
30 г, картридж – 20 г
Топливо Водород метанол силицид натрия и вода
смесь воды и алюминия
Цена 3400 рубКартридж – 400 руб
9000 руб, картридж 1200 руб
Картридж – 60-120 рублей
до 1800 руб. Сменный картридж - до 30 руб.
Сравнение с ближайшими аналогами
17
HandyPower Lilliputian Systems
Топливо Вода и алюминий Бутан
ТЭ ТЭ на протонообменной мембране (PEMFC) ТЭ на твердых оксидах (SOFC)
Мощность 12 Вт 3 Вт
Размер/Вес устройство: 140 см3/ 30 гКартридж: 20-25 г.
Устройство: 150 см3/ 200 гКартридж: 55 см3/ 35 г
Цена Планируемое начало продаж – лето 2014г. Устройство – 1800 руб.Картридж – 30 руб.
Планируемое начало продаж :лето-осень 2013 г. $199 (начальная)
Преимущества
•Низкая температура работы•Долгий срок службы ТЭ•Быстрый запуск, контроль производительности• Легкость устройства и картриджей
•Высокий КПД
•Высокая плотность энергии (Вт-ч/л)
Недостатки Меньшая плотность энергии •Высокая рабочая температура, коррозия
компонентов ячейки
•Высокая инертность работы
•Больший вес (из-за необходимости
встраивать в устройство теплоотвод)
Сравнение с Lilliputian Systems
Преимущества технологии Проекта
18
Проектное зарядное устройство (топливо: вода и порошок алюминия)
ТОТЭ на бутановом топливе
Аккумуляторные зарядные устройства
Топливные элементы на метаноловомтопливе
Удобство и цикл обслуживания
Количество зарядок зависит от количество порошка алюминия в картридже. Для удобства один маленький и легкий картридж (20 г) будет рассчитан на одну заправку. Замена картриджа занимает несколько секунд; мгновенно начинает производить энергию.
14 полных зарядок смартфона на одном сменном картриджеЗамена картриджа занимаетнесколько секунд; мгновенноначинает производить энергию.
0,5-5 зарядки за один цикл. Перезарядка устройства занимает90-120 минут; требуется адаптер питания, кабель и розетка
До 3 зарядок на одной заправке систем.Заправляется горючей жидкостью
Стоимость Увеличивая число зарядок (в одном устройстве, с разными картриджами), стоимость Вт*ч энергии снижается. Суммарная продолжительность работы источника тока - 1000 циклов).
Стоимость Вт*ч около 1 цента.
10-30 центов за каждую зарядку
2-5 долл. США/Вт*ч энергии
Цены варьируются в пределах$1 за каждую зарядку.
Экологичность Экологически безопасен по исходным реагентам (алюминий и вода) и продуктам реакции (гидроксиды алюминия).
Экологичное решение: повторное использование картриджей; отсутствие отходов
Утилизация аккумуляторныхзарядных устройств требует использования токсичных химикатов
Метанол оставляет токсичныеследы на устройстве и флаконе
Безопасность Возможна перевозка и использование в самолетах
Разрешена перевозка ииспользование в самолетах;
Разрешена перевозка ииспользование в самолетах
Запрещено в самолетах; опаснодля детей