氫 經 濟

1) 氫 氣 產 生 和 使 用 的 途 徑
2) 氫 氣 的 生 產
3) 氫 氣 的 儲 存
4) 氫 氣 的 輸 送
5) 氫 氣 的 應 用
6) 一 些 實 例
7) 前 面 的 挑 戰
8) 有 用 連 結

除 了 生 物 燃 料 ( 如 生 物 乙 醇 和 生 物 柴 油 ) 以 外 , 把 可 再 生 能 源 ( 如 太 陽 能 、 風 能 和 水 力 等 ) 轉 化 為 車 用 燃 料 並 不 容 易 。 一 種 可 行 的 方 法 是 利 用 由 可 再 生 能 源 產 生 的 電 力 把 水 電 解 , 從 而 產 生 氫 氣 , 再 用 氫 氣 作 為 車 用 燃 料 。 在 這 種 情 況 下 , 氫 氣 作 為 能 量 載 體 儲 存 由 可 再 生 能 源 提 取 的 能 量 , 用 於 交 通 工 具 或 其 他 用 途 。

除 了 作 為 一 種 每 公 斤 蘊 含 很 高 能 量 的 能 量 載 體 以 外 , 氫 氣 作 為 一 種 燃 料 還 有 一 個 優 點 , 就 是 達 至 零 排 放 的 要 求 。 與 化 石 燃 料 相 比 , 將 氫 氣 轉 化 為 機 械 能 或 者 電 能 的 過 程 , 不 會 排 放 溫 室 氣 體 或 者 其 他 空 氣 污 染 物 。

氫 經 濟 指 的 是 利 用 氫 氣 作 為 能 量 載 體 以 應 對 空 氣 污 染 、 全 球 暖 化 和 能 源 安 全 等 問 題 的 一 種 經 濟 結 構 。

除 了 利 用 可 再 生 能 源 產 生 氫 氣 以 外 , 還 可 以 通 過 化 石 燃 料 或 者 化 學 物 品 來 產 生 氫 氣 。 用 化 石 燃 料 產 生 氫 氣 作 為 車 用 燃 料 的 主 要 優 點 , 是 可 以 減 少 汽 車 耗 用 燃 料 過 程 所 引 致 的 城 市 污 染 。 如 果 用 可 再 生 能 源 產 生 氫 氣 作 為 燃 料 , 我 們 就 可 以 獲 得 雙 重 利 益 , 包 括 避 免 化 石 燃 料 的 使 用 和 減 少 城 市 污 染 。

氫經濟。 以上文字說明這張圖片。

1) 氫 氣 產 生 和 使 用 的 途 徑

如 下 圖 所 示 , 氫 氣 可 以 從 多 種 原 料 提 取 , 包 括 化 石 燃 料 、 可 再 生 能 源 和 核 能 。 目 前 世 界 上 大 部 分 氫 氣 產 自 化 石 原 料 , 如 用 重 整 天 然 氣 制 氫 。 然 而 , 從 化 石 原 料 提 取 氫 氣 , 仍 會 造 成 溫 室 氣 體 和 污 染 物 的 排 放 。 只 有 利 用 可 再 生 能 源 生 產 氫 氣 , 才 能 達 到 從 生 產 到 使 用 過 程 全 程 無 排 放 的 標 準 。

氫氣產生和使用的途徑。 以上文字說明這張圖片。
( 上 圖 來 源 : 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。http://canmetenergy-canmetenergie.nrcan-rncan.gc.ca/eng/clean_fossils_fuels.html)

2) 氫 氣 的 生 產

下 表 列 出 了 各 種 氫 氣 生 產 技 術 的 開 發 狀 況 , 以 及 其 能 耗 、 效 率 和 成 本 資 料 。

工 藝 能 耗 ( 千 瓦 時 / 立 方 米 ) 技 術 現 狀 效 率 % 相 對 于 甲 烷 重 整 成 本
理 想 值 實 際 值
甲 烷 重 整 制 氫 0.78 2-2.5 成 熟 工 藝 70-80 1
甲 烷 / 天 然 氣 高 溫 分 解     研 發 與 成 熟 之 間 72 - 54 0.9
硫 化 氫 甲 烷 重 整 1.5 - 研 發 階 段 50 <1
堆 填 沼 氣 乾 式 重 整     研 發 階 段 47-58 ~1
重 油 不 完 全 分 解 0.94 4.9 成 熟 工 藝 70 1.8
石 腦 油 重 整     成 熟 工 藝    
廢 棄 油 重 整     研 發 階 段 75 <1
煤 炭 氣 化 (TEXACO) 1.01 8.6 成 熟 工 藝 60 1.4-2.6
煤 炭 不 完 全 氧 化     成 熟 工 藝 55  
蒸 汽 - 鐵 程 序     研 發 階 段 46 1.9
氯 堿 電 解     成 熟 工 藝   By-product
水 的 電 解 3.54 4.9 研 發 階 段 27 3-10
水 的 太 陽 能 及 光 伏 電 解     研 發 與 成 熟 之 間 10 > 3
水 的 高 溫 電 解     研 發 階 段 48 2.2
熱 化 學 水 分 解     研 發 階 段 早 期 35-45 6
生 物 質 氣 化     研 發 階 段 45-50 2.0-2.4
光 生 物 反 應     研 發 階 段 早 期 <1  
水 的 光 分 解     研 發 階 段 早 期 <10  
水 的 光 電 分 解     研 發 階 段 早 期    
水 的 光 催 化 分 解     研 發 階 段 早 期    

( 上 表 來 源 : 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。http://www.fsec.ucf.edu/en/research/hydrogen/index.htm)

從 天 然 氣 經 過 蒸 汽 重 整 提 取 的 氫 氣 成 本 , 比 化 石 燃 料 貴 好 幾 倍 。 上 表 也 顯 示 水 的 光 伏 電 解 的 成 本 是 蒸 汽 重 整 的 3 倍 多 。 因 此 我 們 可 以 看 出 從 可 再 生 能 源 提 取 氫 氣 的 成 本 要 比 從 化 石 燃 料 提 取 氫 氣 貴 的 多 。

3) 氫 氣 的 儲 存

氫 氣 可 以 液 態 形 式 或 者 壓 縮 氣 體 形 式 儲 存 在 壓 力 罐 中 或 者 是 金 屬 氫 化 物 中 。 工 業 上 固 定 位 置 使 用 的 氫 氧 , 是 用 壓 力 罐 儲 存 。 但 是 在 車 輛 中 使 用 氫 氧 , 如 何 儲 存 氫 氣 還 是 一 個 具 挑 戰 性 的 課 題 。

其 中 一 個 主 要 問 題 是 如 何 保 證 車 輛 裝 載 足 夠 的 氫 氣 , 以 跑 完 一 定 的 里 程 而 又 不 會 添 加 太 多 的 負 載 。 以 幾 百 個 大 氣 壓 力 的 高 壓 把 氫 氣 儲 存 在 壓 力 罐 中 , 在 小 型 汽 車 或 巴 士 上 應 用 , 技 術 上 是 可 行 的 。 目 前 尚 有 另 一 些 氫 氣 儲 存 的 研 究 和 開 發 工 作 正 在 進 行 之 中 , 例 如 先 進 的 高 容 氫 量 金 屬 氫 化 物 、 碳 基 高 表 面 面 積 的 吸 收 劑 、 化 學 性 儲 氫 , 以 及 其 他 新 材 料 和 新 概 念 等 等 。

4) 氫 氣 的 輸 送

氫 氣 的 輸 送 基 礎 設 施 是 建 立 氫 經 濟 必 要 的 條 件 。 除 了 用 卡 車 和 輪 船 運 送 氫 氣 壓 力 罐 以 外 , 還 可 以 用 管 道 輸 送 。 因 為 管 道 輸 送 是 從 生 產 基 地 大 量 運 送 氫 氣 到 用 戶 最 經 濟 的 方 法 。 目 前 的 化 石 燃 料 輸 送 設 施 並 不 適 用 於 氫 氣 輸 送 , 因 為 氫 氣 可 能 使 得 管 道 中 的 鋼 鐵 部 件 和 焊 縫 脆 化 , 而 且 由 於 氫 氣 分 子 很 小 , 滲 漏 也 是 潛 在 問 題 。

5) 氫 氣 的 應 用

氫 氣 可 以 在 很 多 地 方 應 用 , 包 括 在 固 定 地 點 或 者 在 車 輛 上 應 用 。 利 用 燃 料 電 池 , 可 以 把 氫 氣 與 氧 氣 組 合 成 水 並 產 生 電 力 。 燃 料 電 池 可 以 為 各 種 設 備 提 供 電 力 , 由 手 提 電 腦 、 汽 車 以 至 屋 宇 裝 備 。 使 用 氫 氣 燃 料 的 內 燃 機 和 渦 輪 可 以 組 成 低 排 放 的 動 力 系 統 。 而 高 含 氫 量 氣 體 可 以 直 接 作 為 氣 體 燃 料 用 於 煮 食 或 鍋 爐 。

6) 一 些 實 例

冰 島 的 氫 經 濟

作 為 第 一 個 追 求 不 須 進 口 化 石 燃 料 的 國 家 , 冰 島 一 直 努 力 探 索 氫 經 濟 , 並 試 圖 在 2050 年 前 建 立 世 界 上 第 一 個 氫 經 濟 體 。 冰 島 自 從 2003 年 以 來 就 開 始 試 驗 在 公 共 巴 士 中 使 用 氫 氣 , 並 利 用 水 力 發 電 和 地 熱 發 電 的 電 力 去 電 解 制 氫 。 目 前 正 在 研 究 在 船 舶 中 使 用 氫 氣 的 方 法 。 冰 島 的 目 標 是 在 未 來 讓 所 有 的 小 型 汽 車 和 公 共 巴 士 以 及 漁 船 使 用 氫 氣 作 為 燃 料 。

歐 洲 的 CUTE 計 劃

Clean Urban Transport for Europe (CUTE) 是 歐 盟 的 一 個 計 劃 , 以 在 2001 年 11 月 到 2006 年 5 月 之 間 在 9 個 歐 洲 城 市 內 測 試 燃 料 電 池 公 共 巴 士 。 計 劃 的 目 標 是 測 試 使 用 氫 氣 作 為 公 共 交 通 燃 料 的 可 行 性 。 9 個 歐 洲 城 市 獲 得 經 費 資 助 , 運 作 27 輛 專 門 設 計 的 燃 料 電 池 公 共 巴 士 , 並 建 立 地 區 性 的 產 氫 和 充 氫 設 施 。 該 計 劃 結 束 以 後 又 有 後 續 的 HyFLEET:CUTE 計 劃 , 更 多 ( 47 輛 ) 的 燃 料 電 池 公 共 巴 士 以 及 歐 洲 以 外 的 城 市 ( 中 國 北 京 和 澳 洲 柏 斯 ) 也 參 與 其 中 。 以 下 網 站 提 供 更 多 的 有 關 資 料 : 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。http://www.global-hydrogen-bus-platform.com/

英國倫敦使用的燃料電池公共巴士 (2006年2月)。 以上文字說明這張圖片。
上 圖 : 英 國 倫 敦 使 用 的 燃 料 電 池 公 共 巴 士 ( 2006 年 2 月 )

7) 前 面 的 挑 戰

氫 經 濟 的 組 成 部 件 仍 然 處 在 早 期 的 開 發 階 段 。 以 氫 氣 作 為 燃 料 , 其 生 產 、 儲 存 、 使 用 方 面 的 新 科 技 開 發 並 成 本 降 低 是 發 展 的 關 鍵 。 另 外 公 衆 的 接 受 度 也 是 必 須 考 慮 的 問 題 。

8) 有 用 連 結

氫 經 濟 國 際 合 作 組 織
2003 年 成 立 的 氫 經 濟 國 際 合 作 組 織 , 是 一 個 旨 在 推 動 全 球 邁 向 氫 經 濟 的 國 際 機 構 。 氫 經 濟 國 際 合 作 組 織 為 參 與 國 提 供 了 一 個 機 制 , 以 組 織 、 協 調 和 實 施 一 些 與 氫 氣 和 燃 料 電 池 技 術 相 關 的 、 有 效 的 、 而 又 專 注 的 國 際 化 研 究 、 開 發 、 示 範 和 商 業 化 應 用 活 動 。
網 址 : 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。http://www.iphe.net/

世 界 氫 協 會
世 界 氫 協 會 的 目 標 , 是 通 過 鼓 勵 全 球 的 公 衆 對 氫 經 濟 的 認 知 , 改 變 其 國 家 的 能 源 策 略 以 達 到 推 動 氫 氣 經 濟 的 使 用 , 並 瞭 解 其 他 國 家 在 這 方 面 的 情 狀 。
網 址 : 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。http://www.hydrogen.co.uk/

美 國 能 源 部 氫 計 劃
美 國 能 源 部 的 氫 計 劃 涉 及 與 工 業 界 、 學 術 界 、 國 家 實 驗 室 、 聯 邦 和 國 際 組 織 的 合 作 , 以 :

  • 打 破 各 種 技 術 上 的 限 制 , 包 括 氫 氣 生 產 、 運 送 和 儲 存 , 以 及 應 用 於 運 輸 、 固 定 發 電 及 便 攜 裝 置 的 等 燃 料 電 池 技 術 ;
     
  • 處 理 安 全 問 題 並 制 定 標 準 ;
     
  • 透 過 實 際 應 用 去 驗 證 和 示 範 氫 氣 與 燃 料 電 池 技 術 ; 及
     
  • 為 利 益 相 關 者 作 出 教 育 , 這 等 人 士 對 對 氫 氣 與 燃 料 電 池 技 術 的 接 受 程 度 , 對 該 等 技 術 在 市 場 中 的 成 敗 起 了 關 鍵 作 用 。

網 址 : 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。http://www.hydrogen.energy.gov/

   
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