产业观测－废料变绿金 余氢发电的机会与挑战

每年工业制程所产生的副产氢量约数十万吨，这些氢气若能转换成低碳电力，将变成绿色转型的亮点。图／美联社

身为全球制造大国，台湾使用氢气历史十分悠久，随着产业发展，用量亦与日俱增，特别是在炼油、石化、钢铁及半导体产业中，制程须用上大量的氢气作为原料或助剂（为了在工业生产过程中改善生产过程、提高产品质量、增加生产效率等而添加的化学性物质），每年工业制程所产生的副产氢量约数十万吨，这些氢气目前大都经由商业贩售或燃烧方式处理，若能有其他的回收利用方式，如转换成低碳电力，对产业而言，不但可以降低碳排，还可减少工业用电，把企业碳排的痛点，变成绿色转型的亮点。

■氢能系零碳发电 净零排放终极解方之一

氢，是宇宙中最丰富的元素，与空气中的氧反应后副产物只有零碳的水，因此被各国视为达成净零排放的终极解方之一。其中氢气最令人着迷之处就是零碳发电，在同样的重量下，氢气燃烧所释放的能量约为天然气的2.5倍，还可于现有的燃气涡轮机组与天然气混合或是透过燃料电池实现低碳发电。

不过由于工业制程的余氢往往含有许多杂质无法再投入原先制程利用，目前国内采传统燃烧方式处理或是另行纯化后贩售。然而，随着国际对产业减碳要求越趋严格，国内产业不仅须因应能源转型挑战，调整既有制程朝低碳化发展以维持产业竞争力，还要承担企业社会责任共创永续环境。

要将余氢转为低碳电力，首要克服的挑战便是气源分散且杂质不一的问题，因为工业余氢中的不纯物可能会妨碍用于燃料电池发电的运转效率与耐久性，因此余氢需要先经过纯化程序，才能让燃料电池以最大的效率、最佳的运转寿命进行发电。此外，在不同的应用对于氢气纯度的要求也有差异，例如，半导体业者制程用氢的纯度需为99.999％以上、汽车用质子交换膜燃料电池（PEMFC ）对氢气纯度要求则为99.97％。因此，高纯度且低成本的氢气纯化技术也是目前工研院技术研发重点。

■余氢要纯化去杂质 高纯度低成本技术是研发重点

目前工研院研发的PEMFC混氢燃料电池发电系统，导入前端特殊处理设备，可以使用纯度不到99％的氢作为料源，系统可稳定发电且已完成示范运转，发电效率也达到商业化产品水准，更于2023年顺利催生氢丰绿能科技新创公司，目前已与半导体业、冶金业之工业余氢合作进行余氢回收发电循环经济应用。

过去国内燃料电池主要当作备援电力或一般市电较难普及的偏远场域为主。随着近期净零排放议题受到高度关注，产业纷纷从拓展绿能技术研发方向、增加工厂自用发电、提高电力稳定性及永续减碳等角度出发来投入燃料电池分散式发电系统建置。由于燃料电池具有多料源特性，可同时使用天然气及氢气发电，若能运用制程余氢循环利用当作发电料源，不论从发电成本或减碳效益来看对企业都极具效益，也是一种新的氢经济。

目前工研院积极推动氢气的应用与发展，不仅推出新创公司，也与国内氢气与燃料电池产业链上下游业者合作推广燃料电池系统产业应用。此外，为加速氢应用技术及产业化发展，已于台南沙仑建立具备氢气生产、输储、发电应用的氢应用示范验证平台，透过技术验证与产业先期投入，共同推动氢应用产业链发展。氢应用技术的发展与应用，对于台湾及全球的能源转型至关重要，透过持续的技术创新与产业合作，我们一起实现净零排放的未来。