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