循環經濟的重要一環:氫能普及的關鍵要素何在?

出版時間:2018/12/15 18:05

呂錫民/工研院能環所前研究員
 
台灣傳統能源缺乏,97%來自國外進口,尤其是政治不穩定的中東地區,此一現象構成台灣能源供應安全上的一大隱憂。然而,台灣再生能源蘊藏豐富,考慮能源獨立自主,開發再生能源的能源轉型措施有其必要。但是再生能源不穩定,為了維持穩定供電,必須要有儲能設備,其中利用燃料電池的氫能可列為考慮選項之一。
 
氫為週期表中的第一個元素,也是宇宙中存在最多的元素,因此人類使用氫能,可謂取之不盡,用之不竭。另外,氫與氧作用產生能量,反應物只有水,所以氫能也是一種乾淨能源,不會污染環境。
 
氫最早期當作太空火箭燃料使用,最近則作為再生能源最佳儲能燃料,廣泛應用在各種移動式電力設備,如貨櫃式發電廠、電動車等。從再生能源電廠(如風電與太陽光電)發出的電,用於電解水,產生氧跟氫,氫氣大部分以金屬罐儲存起來,要使用時,藉由燃料電池的電化學機制,產生電能以供使用,從而構成一串乾淨電能供應鏈。
 
氫能供應主要由三項機制構成:產氫、儲氫、用氫。
 
在產氫方面,利用再生能源電力電解水即可產生氫,可謂一種永續程序。
 
在儲氫方面,由於氫是最輕的元素,使得燃料電池的儲能密度一直無法增加,龐大的儲能體積阻礙氫能的發展與經濟效益。
 
在用氫方面,氫能車已經商業化,3C上也看到行動電源產品,但是充氫與儲氫設備的安全性,加上供氫與輸氫基礎建設的龐大複雜性,使得氫能應用一直無法普及。
 
基本上,氫能的最大利基與再生能源相同,是一種取之不盡,用之不絕的永續乾淨能源。氫能是「循環經濟」中重要一環,因為其確實能達到「零排放」與「零廢棄」的境界,但二十一世紀要成為「氫能世紀」,尚有三大挑戰有待克服:再生能源普及、儲能密度增加、價格降低。
 
如果產氫的電力來自化石能源,將有「捨本逐末」之嫌,不具改善環境污染本質,因此充沛的再生能源電力為其存在的先決條件。既然儲存再生能源電力為發展氫能的本質,如何克服先天儲能密度太低與儲能體積太大等技術問題,成為與其他儲能設備(如各種電化學電池)成本競爭力的商業要素。
  
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