专家传真－氢能竞逐未来能源的挑战

欧盟执委会今年3月公布的新产业战略宣示将投入氢能发展，并在7月成立「欧洲清净氢能联盟」，结合各方资源建立氢能产业链，看好其具取代石油之潜力。尽管已有愈来愈多人看好氢能的前景，但相较于电动车的爆发性成长，氢能这几年的发展却显得步履蹒跚。

氢是地球及宇宙间蕴藏量最丰富的元素，来源不虞匮乏，它也是周期表上所有化学元素的始祖，太阳就是不断进行核融合反应将氢聚变为氦，并产生能量与光明。燃料电池将氢氧进行化学作用发电，仅排出唯一的废弃物─水，不会产生二氧化碳，且只要持续提供燃料即可不间断发电，不像充电电池用完后需等待充电，是最理想的清洁能源，目前多用在电网无法涵盖的地方，如深山的基地台、偏乡的电力使用或太空计划等。若能将再生能源的多余电力来电解水，产出的氢就是绝佳的「能源载体」，从发电到用电全程都不会造成环境负担。日本是目前最积极发展氢能的国家，已设置超过100个加氢站，它在福岛打造全球最大的太阳能制氢厂，借此熟悉氢能管理系统，调节氢气制造使电网供需平衡。

把燃料电池装进电动车里就成为氢能车，利用氢发电提供动力。但电动车的发展建立在现行人类行之有年的发电架构上，只要末端的充电设施建置完成，电动车的续航力及品质达一定水准就能引起消费者兴趣。

相较之下，氢能车则是建立在几乎是全新的工业基础上，如何生产、储存、配送及设置加氢站等都还在摸索调整。美加两国的加氢站仅共47座，大多分布在加州，因为加州对绿色能源提供补贴，但这造成氢能车长程旅行的困难，且有时配送事故会造成加氢站无氢可卖，这都让美国消费者对氢能车踌躇不前，其二手车市场也乏人问津。

目前氢气的生产大约96％来自石化产业链，称为灰氢，包括煤、天然气及石油等都能转换为氢，成本较低，约每公斤1美元，但生产过程中会排放大量二氧化碳，其中仅甲醇因含碳量少且在常温下可采液体方式储存运送，因此甲醇水蒸气重组制氢最被重视。电解水制氢的方式最环保，称为绿氢，成本约每公斤3美元，再加上运输及储存成本约每公斤2~4美元，又每公斤氢气的能量密度约1加仑汽油，则氢气的使用成本约为汽油的两倍。

安全性是氢的重大缺点，长期接触氢的金属，氢原子渗入金属内部会造成机械性能严重退化，容易断裂损坏，称为「氢脆现象」。且氢的分子小、活泼又易燃，一旦和空气混合，只要有一点火星就容易引起爆炸，如20世纪初氢气飞船「兴登堡号」爆炸及2011年日本福岛核电厂意外氢气引爆等痛苦回忆，这使氢的处理、运送与储存格外困难，目前的技术以碳纤维复合材料为主。有科学家宣称可采用化学吸收剂将液态氢吸收混合，之后再以催化剂还原释放，如此可常温常压储氢，并利用现行石油输送体系，此方式若可行将具革命性影响。

氢气最适合运用于需要高温的重工业上，例如水泥、钢铁及化学业，这些产业传统上仰赖煤炭加温，排放大量温室气体。因为需要高温的产业无法电动化，而氢在氧气中燃烧时可产生摄氏3000度的高温，正好可以弥补此空缺，协助摆脱对煤炭的依赖。最近声势大涨的氢能电动车新创尼古拉汽车发布同时采用电池动力与氢燃料电池的的4款卡车，并将先在美国设置5座加氢站。此系考量氢气的重量非常轻，补充速度快且有优越的续航力。「毕竟在货运中，重量是一切。一台卡车的空重决定它能够载运多少货物」，尼古拉汽车执行长米尔顿说。

综上所述，尽管马斯克对氢能嗤之以鼻，且它在应用上仍面临诸多困难，但氢能在未来能源的竞逐上仍持续被看好。若政府对氢能的技术研发与基础建设能适时提供诱因，将有利于其提早商业化。