為因應溫室效應的全球環境問題,能源轉型與減碳是不得不面對的課題。開創永續的能源供應模式,更是目前迫切須要進行的工作。燃料電池是一種新型的電化學能源轉換裝置,與傳統的電池概念完全不同,是將燃料的化學能直接轉變成電能,因而可以提高能源的使用效率。燃料電池是潔淨且高能效的能源轉化裝置,不管從科技選擇、經濟及環境效益等角度考量,燃料電池科技都是值得投入發展的科技領域。質子交換膜燃料電池(PEMFC)技術因為具有低溫快速啟動、功率密度大、以及壽命長之特性,最適合運用在車用燃料電池系統及分散式發電裝置,也是燃料電池主要發展國家的技術布局重點。

根據國際再生能源總署(IRENA)估計,2050年氫能產業鏈所需之設備產值將達到2470億美元,其中又以產製氫氣的電解槽、氫氨轉換、燃料電池之設備產值規模及發展潛力最大。台灣高耗能的石化、鋼鐵、以及半導體業的減碳需求,加上再生能源發電面臨季節性調配的瓶頸,需要積極開發有效的儲能方式,調節電力供給並作為電網消峰填谷之對策,因此氫能源產業鏈之設備與燃料電池技術之需求預期也將是相當大的商機。不過,台灣由於電價低廉、內需市場不大、缺乏長時間運轉實績等因素,致使氫能與燃料電池產業的供應鏈目前仍是以投入氫能源車應用端居多。儘管如此,台灣在定置型燃料電池已具備相關產業聚落及供應鏈,包含上游材料如氫氣供應、儲存,燃料電池中的氣體擴散層、膜電極組、雙極板,燃料電池堆以及相關系統配件皆有國內廠商投入技術發展,並具備商品化能力。

運輸載具的碳排放量一直是備受關注的課題,氫燃料電池載具與純電動車同樣具備行駛過程零排放特性,卻沒有電動車在續航里程不足或充電時間過長的問題。若能使用太陽能或風力等再生能源產綠電,再以綠電電解水產製綠氫,過程不排碳,則氫燃料電池車在全生命週期的碳排放量相較於使用再生電力為動力來源的純電動車亦將不遜色,已成為各國在氫能政策中氫能應用重要的一環。各大車廠也看好氫燃料電池車輛的發展潛力,紛紛投入各類運輸載具開發,也有一定程度的產業成果。相較之下,國際上對於貨卡車類型的氫燃料電池車仍在原型開發或示範運行階段,更是深具產業拓展的潛力。國內可以上述的定置型燃料電池技術為基礎投入長途運輸動力車的膜電極組、燃料電池堆以及燃料系統整合的自主化開發,做為台灣切入燃料電池載具的發展方向。

然而,未來要能廣泛的應用,除了持續擴大經濟規模並降低氫能源的價格外,加氫站建置數量的明顯不足,也影響終端消費者對於氫燃料電池車的採用意願。另外,燃料電池的電池堆約占系統成本的60%,觸媒又約占電池堆成本的60%,過高的系統成本也是重要關鍵。因此,非白金觸媒及其催化反應效能提升之觸媒設計將是重型氫燃料電池車應用發展的挑戰。

氫燃料是環保能源,其燃燒放熱反應能無碳排放且產物為環境友善的水分子,可用於發電和燃料電池。氫燃料電池除了可作為交通運輸載具,也可以是一種分散式的供電裝置,甚或是季節性調配的儲能設備,是未來最理想的淨零碳排解方之一。

林仁斌 (台灣環境保護聯盟學術委員)

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