全球面臨氣候變遷的嚴峻挑戰,淨零排放早已是各國一致的共同目標,綠色能源也成為許多國家發展的重要項目之一。而在眾多可替代化石燃料的技術中,氫氣能源引起了廣泛關注,被視為解決能源問題的關鍵解決方案。特別是台灣一直以來過度依賴火力發電,導致碳排量居高不下,亟須增加綠能應用來降低碳排,但在綠能轉型的路上,不少人都憂心缺電的情況會再次發生。而氫能的特性,正可為台灣能源問題帶來一線曙光,藉由將自然能轉換為可儲存的綠氫,將有機會解決「受到天氣影響,導致綠能供應不穩定」的問題。
氫能源是什麼?氫氣能源種類、特性簡介
氫氣能源(hydrogenic energy),是一種以氫作為原料,透過燃料電池將化學能轉換為電力供人們使用的能源取得方式。不過,由於氫氣是易燃氣體,大眾對氫能的安全性容易因此產生疑慮,擔心運輸或產電過程不慎可能會引發爆炸。實際上,氫氣產電是以緩和的「氧化還原反應」進行,並非透過「燃燒氫氣」來產生熱能,因此也不會有引燃的風險。而相關的氫氣儲存運輸技術,在工業運用上也有多年的實踐,各種管線、儲存設施及技術都相當成熟,從安全性的角度來看,是相當值得信賴的。
不過氫原子具有高度活性,一般會以化合物的形式存在於大氣中,例如常見的水(H₂O)、甲烷(CH₄)、乙醇(C₂H₆O)等,因此,想要利用氫能發電,就需要先將氫(H2)從以上化合物中提取出來,而目前廣泛應用的製氫技術,有電解法與蒸氣重組法兩種。
電解法
電解法顧名思義是將水進行電解,使氧離子與氫離子分開,以此來取得高純度氫氣。由於水為再生資源,若電解法的電力來源也能採用再生能源,就能實現真正的綠色能源,這也是各國綠色能源政策積極發展的方向。
蒸氣重組法
使用煤氣(CO)或天然氣(CH₄)加水蒸氣(H₂O)進行化學反應,產生氫氣(H₂)及一氧化碳(CO)或二氧化碳(CO₂),此種方法會排放大量碳元素到空氣中,是目前工業常用的製氫方式。
由於氫氣無色無味,我們會再根據氫氣的製作方式,加上顏色後進行區分,常見的有以下3種類型:
●灰氫
此為目前最常見的氫氣製作方式,大多數工業用氫都是以這種方式製造。此法的製氫原料為天然氣與水蒸氣,透過化學反應轉化出氫氣,成本相對來說較低,但同時也會排放大量二氧化碳,與目前的國際綠能趨勢背道而馳。
●藍氫
藍氫與灰氫一樣,同為利用石化燃料產生氫氣,但在排放碳的過程中,會加入「碳捕集(或稱碳捕捉)程序」,將產生出的二氧化碳封存,降低對大氣的污染。簡單來說,只要在氫氣製作過程中,加入碳捕集技術的氫氣,就能稱之為「藍氫」。