【兵家必爭之氫5-2】氫從哪裡來？先暫用灰氫之後靠進口藍氫綠氫，但輸儲難題待解

8月的炎夏，南台灣的興達電廠正加緊施工建置一座天然氣混燒氫能的測試環境。一方面在烈日下趕工興建加氫站，在廠區內提供一塊區域，能讓槽車加氫到電廠，之後再埋設管線把氫氣送到發電機組投氫；另一方面也在加緊改造燃氣機組的進料噴嘴，以符合氫能送氣所需。一切的努力，都是為了在今年底能順利啟動混氫發電的示範計畫。

據了解，台電目前是運用槽車載送的方式，從氣體業者處購得氫氣，再一車車的送進興達電廠進行燃氣混氫示範計畫的測試。

然而，國內氣體業者目前供應的仍是以天然氣製成的「灰氫」，只能驗證燃氣電廠經過改裝，可以混氫發電；但若真的要達成減碳效果，還是待仰賴「藍氫」或「綠氫」。

其中，「藍氫」雖然也是化石燃料產氫，但搭配二氧化碳補捉、封存、再利用等技術，碳排量較符合國際需求。

「綠氫」則是完全利用再生能源發電；但台灣目前再生能源發電量「生吃都不夠了」，除非有朝一日在台灣海峽上已有源源不絕的離岸風電輸送上岸，顯然暫時沒有生產綠氫的條件。





能源局能技組組長陳崇憲在接受《太報》專訪時表示，初期，台灣沒有足夠再生能源來產氫時，會與澳洲、加拿大、歐洲等國家合作，進口「藍氫」或「綠氫」。

這些國家大多具有發展綠氫的天然條件，例如澳洲地廣人稀，很多地方可以蓋太陽光電，所發出來的電，不用匯集到電網，可在港口附近直接製成綠氫再出口；或著澳洲盛產煤礦，例用煤產製氫氣，再把二氧化碳封存地底下後，製成的是「藍氫」。而加拿大、歐洲等國也有離岸風電可製氫。



除了進口 國內也將自產氫能

當然，台灣也要有自產技術；今年（2022）2月，台電與中研院簽署合作備忘錄（MOU），將合作發展「去碳燃氫」發電技術，利用天然氣裂解可持續穩定產製氫氣與固態碳；其中，氫氣可做為發電及工業使用，固態碳則可用於工業生產原物料，且產氫過程中不會產生二氧化碳，既穩定供電又能發揮減碳效益。

台電綜合研究所所長鍾年勉則透露，正與中研院合作研發「藍綠氫」，透過天然氣高溫裂解，變成氫和固態碳，氫能投入發電，固態碳則變成碳原料，輸、儲、利用，都有較高價值。

鍾年勉說，這免除「藍氫」要先變成高壓流體，又要放到適合地層裡儲存，還有尋覓封存場址的課題，又比「藍氫」更靠近「綠氫」，故而被稱為「藍綠氫」。

按能源局推估，2050年時，台灣每年從國外進口氫能要達到330萬噸，自產氫能也要37萬噸，才足以滿足氫能發電占比9%至12%的氫氣需求，以及工業製程中的氫氣需求；這樣的需求量還不包括一旦氫能車上路所帶來的運輸需求。





「液氫」運輸要零下253℃ 技術待克服

除了氫能從哪裡來，其他關鍵問題還有，氫能的輸儲技術迄今尚未克服，全球都還在找解方。

陳崇憲表示，大家都說氫能好，都想廣泛的使用氫氣，但關鍵是氫氣十分不好處理與運送。於是，全世界都在想方設法找個「中間人揹過來」，這個中間人就是穩定的載體。

「有人用氨、有人用甲醇，也有其他化學品，各國也都還在找最佳解決方案；但目前公認，液態氫是最好的載體。」陳崇憲說。

儘管如此，液氫輸儲十分困難，首要面對題是要把氫氣變成液態，溫度要先降到零下253°C。只比物理學上的絕對零度（Absolute Zero）零下273°C稍高一點點；而目前成熟的液化天然氣輸送則只需要零下176°C。光是將氫能「液化」這件事，過程中就要先耗費一大堆能源。

學者：冷能回收技術可以破解液氫耗能問題

針對液氫的「耗能」問題，台灣氫能與燃料電池學會理事長、中央大學機械系教授曾重仁接受《太報》專訪表示，液氫技術的主要瓶頸在於「溫度很低」（零下253°C），以及隔熱技術要很好。

由於液化要降到極低溫，大約會消耗氫能本身儲能接近30%才能冷卻，但這並非沒有技術改進；由於零下253°C與室溫中間的溫差就很大，「很大的溫差」就可以做「冷能」的有效利用，只要「冷能回收」再利用，能耗就能降低很多；而日本川崎重工已有此技術。

曾重仁說，以前液氫屬於特殊應用、量很少，很少有人關注「冷能回收」研究。未來量大，很多人會注意到這塊。



「液氨」儲存條件比液氫容易，但也有耗能問題

另一種載體是「氨」（NH3），氨的化學式由氮+3個氫組成，大約零下33°C時就可以穩定狀況，也可以被液化。先載送「液氨」，到達目的地後再把氨再裂解成氮氣、氫氣即可。但缺點是，先變成氨、再還原成氫的過程中會耗能，而且氨有些微毒性。

液氨除了液化條件、儲存條件比液氫來得容易；曾重仁也說，液氨還有一項好處，就是台灣現有輸儲的船舶、管線等基礎設施都是現成的。

「甲基環己烷」輸儲容易，但有致命性劇毒

同樣的，也有人選擇使用「甲基環己烷（MCH）」當載體，輸儲時先利用化合物把氫吸附上去，使用時，再逆反應把氫取出；雖然也是有二次還原反應耗能的問題，但好處是室溫就是液態。

不過，因為分解產氫過程中，會產生甲苯，但這類化合物大多是致癌物。曾重仁舉例，假若MCH在船運送途中不慎外洩，附近海洋生物都會死掉，是致命性劇毒。

儘管MCH有毒性，但因其輸儲條件不若液氫嚴苛，也是有支持者，例如日本的千代田工業就是發展MCH技術。



輸儲技術各有優劣 台灣發展技術不能等

「政府的態度似乎是在等世界趨勢明朗化後，台灣再跟進就好了，但這是很不應該的。」曾重仁說。

曾重仁表示，液氫、液氨、甲基環己烷其實各有優缺點，因而他大力疾呼，政府不能一昩等待國際技術已底定後，再來選擇採用哪一種輸儲技術，之後再展開基礎建設；若一切技術都底定了，台灣只能花高價去購買他國技術。

曾重仁以日本為例，日本是3個技術同時發展，沒有因為載體未定而發展停滯；台灣如果一直在等別人、買其他國家的技術，永遠只賺代工錢，也就很難擺脫低薪的問題，而若要發展高附加價值的產業，一定少不了早期的技術投入。

再從總能源消耗角度來看，曾重仁估算，若要達成2050淨零排放，台灣氫能除了發電占比的9%到12%，還有非發電的需求，整體需求很可能達2成以上。未來用到的氫能，將遠比當下預估的還要多，而這麼多的量，足以支撐液氫、液氨等技術同時發展。

曾重仁也認為，未來儲氫技術將是多種技術併存，每個地區視優勢條件選擇最適技術，例如液氫可能來自澳洲，中東國家、美國則發展液氨。屆時，台灣外購液氫、液氨的來源可能不同國家或地區；既然台灣是能源進口國，氫能輸儲技術分散才是對的。

他主張，台灣至少可以發展2、3種技術，不必等世界趨勢明朗，「否則恐怕要等20年後才會明朗，台灣難道要再等20年嗎？」

「氫脆」難題也要克服

氫能除了輸儲條件嚴苛，也有人擔心還有「氫脆」（hydrogen embrittlement）這個難題。

「氫脆」是指金屬與含氫介質中長期使用，由於吸氫或氫滲而造成機械性能嚴重退化，發生脆斷的現象，不僅普通鋼材會發生，在不鏽鋼、鋁合金、鈦合金、鎳基合金和鋯合金中也會發生。

不過，曾重仁倒是樂觀認為，「氫脆」難題是被不懂的人過度渲染了，從研究已知，傳統鋼材才有「氫脆」問題，只要材料選擇正確，就不會發生氫脆。

值得注意的是，由於氫能輸儲條件與天然氣截然不同，現有天然氣接收站、儲槽、管線、乃至天然氣運輸船，恐怕皆不適合直接移做氫能使用，要另行建設。

這也意味著，當前台灣為了天然氣發電而興建的大潭、協和等天然氣接收站，未來再面對「氫能轉型」時，萬一又要再另建氫能接收站，恐怕再度面臨環保意識的嚴峻挑戰。