氫能科技

來源:

氫氣的製造技術大略有以下幾種: 

一、 蒸氣改質法Steam Reforming):利用高溫水蒸氣把氫自甲烷中分離出來,這是目前使用最廣泛,且成本最低的製造方法,但用此法所獲得的氫氣純度較低,故多用於製造肥料或化學品上。

二、 水電解法Electrolysis):可同時獲得高純度的氫與氧,而且可使用於風能、太陽能或水力發電等再生能源上,缺點是目前的造價成本相當昂貴。

三、 光電解法Photoelectrolysis):由於半導體技術發達,運用結合光電池與電解極為一單元的方式,以直接利用太陽能來製造氫與氧。

四、 熱化學法Thermochemical):利用較高溫的汽化或較低溫的熱分解(Pyrolysis),亦可從植物或其它排泄物中分離出氫氣。

五、 光生物法Photobiological Method):有些細菌或綠藻可以藉由光合作用來製造氫,但其缺點是效率太低,因此目前的研究方向著重於如何在提高效率的同時一併克服厭氧的問題。 

貯存方式:

高壓儲氫鋼瓶、液化儲槽、微管碳纖儲氫、金屬儲氫罐、中空微玻璃球貯存法等方式來進行氫氣的儲存。此外,氫氣的使用安全亦須注意。如加拿大的Ballard公司所設計之PEMFC燃料電池公共汽車,使用純氫作為燃料,自1998年開始在美國芝加哥進行商業測試,兩年來已進行五千小時,行駛三萬英哩,載客人數達十萬人次以上,並沒有發生任何安全上的問題,而美國加州沙加緬度市也計畫開始建立加氫站之示範運用。

氫的應用:

一、運輸工具類:包括公共汽車、轎車、機車及自行車。例如台灣自1998年由台灣經濟研究院與美國瓊斯基金會合作,邀請美國德州農工大學、內華達大學的燃料電池專家與台灣三陽工業公司於20004月研發出世界第一部燃料電池實驗樣車,並由亞太燃料電池公司與光陽工業公司於同年10月研發出第二代之示範樣車;預計2002年即可達到燃料電池機車之商業化。 

二、發電廠類:包括大型電廠、中型發電機組及小型家用發電機組。例如日本已安置100座以上之磷酸燃料電池機組,並準備在2010年前裝置220萬瓩之大型燃料電池機組,以取代兩座核能發電廠。 

三、可攜式小型機組:包括行動電話、筆記型電腦及簡易備用電力。如德國Vaillant公司與美國GE公司都在發展使用以天然氣做為燃料的PEMFC家用型發電機組,且可利用廢熱供應熱水及暖氣,並計畫於2001年推出初期商用產品。

氫經濟的未來發展:

  未來氫經濟發展,正如為大家廣泛憧憬。清淨而可再生使用的電力如太陽能、風力能源等所產生之電力,用以從天然氣或水中分離出氫氣,加以壓縮後儲存分裝,輸送,透過裝置於建築物、工廠或車輛內的燃料電池之反應進而發電。此項以氫為燃料,結合自然界空氣中的氧氣經燃料電池反應產生電力及水,除此之外,沒有其他排放物,而達到零污染排放之燃料Zero-emission fuel)。但所期望的氫經濟發展條件之一,是需要等到太陽能、風能所產生電力之成本大幅下降而且可以被廣泛使用之時,氫經濟才能發展起來。因為,氫經濟不像石油、煤等自然存在,可以直接消費使用。首先必須將氫氣從氧、碳與其他原子結合中分離出來,也就是可以從天然氣或水分中加以分離出來。但分離氫氣所必須耗費的電力,將比隨後利用此氫氣做為燃料電池之燃料所產生之電力為多。

         為什麼要如此麻煩大費周章地分離出氫氣呢?假如已經可以開發利用低廉成本的太陽能與風能電力,為什麼還要耗費此電力去分離出氫氣做為燃料電池的燃料來源呢?

         主要原因為氫氣,像石油一樣,此一含有大量能源之燃料可以被包裝在一個小空間內來加以使用消費。而且,以氫氣做為燃料產生之電力不像太陽能或風能電力,它可以在任何需要的地點與時間直接加以利用消費。譬如,汽車與卡車可以利用燃料電池裝置將風能電力分離出來的氫氣,做為燃料來產生電力帶動引擎奔馳,但汽車與卡車卻不能直接利用風能電力來帶動引擎。這種可以分離出氫氣並加以儲存使用,將太陽能與風能電力轉換成為一個信賴可靠的電力系統堡壘,成為一個用開關啟用的電力能源。而且因為氫氣是宇宙中最充足豐富的一種物質元素,不虞匱乏也沒有用完的風險

      未來氫經濟的來臨出現,將是再生能源及以氫為燃料能源發電系統可以在競爭消費者的金錢上直接打敗碳化氫之石油使用上。在此競爭比賽中,目前已有發展,但仍有一段長時間要走。因為根據一項指標顯示,不計水力之再生能源,雖經多年政府補助鼓勵仍約只占美國發電量的2%,而目前燃料電池仍然定位於特定目的、不計成本一項利基性產品(Niche Products),太貴以致難以替換石油及柴油等為燃料帶動引擎。未來氫經濟的發展可說甚具潛力與希望,只是有可能仍需等待一段長時間才能到來。