張泉湧觀點:全球暖化轉機─歐盟計畫用氫能取代核電,我國將推展氫谷

2023-05-12 05:50

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目前常溫電解水製氫技術主要有3種:1. 簡易且已有百年歷史的鹼性電解槽(Alkaline,ASLK);2. 複雜且需要大量貴金屬銥和鈦才能生產的質子交換膜電解槽(proton exchange membrane,PEM);3. 陰離子交換膜電解槽(Anion exchange membrane,AEM), 它的特色是結合鹼性電解槽、質子交換膜電解槽的低成本、便利性優勢,不需大量使用貴金屬材料、可模組化堆疊,適合大規模生產。AEM電解槽結構與PEM電解槽類似,主要結構由陰離子交換膜和兩個過渡金屬催化電極組成,一般採用純水或低濃度鹼性溶液用作電解質。

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2021年常見的氫氣生產方式(圖/工研院國際所ITIS研究團隊)
2021年常見的氫氣生產方式。(圖/工研院國際所ITIS研究團隊)

貳、用AEM綠色氫氣製氫技術,可望扭轉全球暖化危機

目前氫氣電解市場主要為ASK及PEM兩種產氫模式,2022年3月2日德國清潔科技公司Enapter成功創造AEM技術,研發獲得標準太陽能模組化、快速普及和降低成本的商品,進而成功推動綠色氫市場,用綠色氫氣在德國建置生產,同時可組裝與堆疊的AEM Electrolyser EL4.0綠色氫氣產生器,其應用範圍可以從小至一個家庭,大至一個工業園區。創辦人Sebastian在業界擁有「氫氣能源傳教士」的封號,2021年10月獲得由威廉王子頒發的改善氣候獎(The Earthshot Price,TEP)。

近年來已開發國家推動「潔淨能源」逐漸看見成效,美國2022年再生能源的發電量首次超越煤炭,而歐盟也預估2030年再生能源可達整體的40%以上,但就全球平均來說,再生能源產生的電力僅占20%,仍有80%的電力靠高汙染的燃料,全球仍面臨再生能源短缺之嚴峻課題。

AEM電解槽可將再生能源電力和水轉化為低成本的綠氫,電解水製氫技術的發展,是低碳清潔氫氣供給的轉類點;陰離子交換膜電解水,因其獨特的低成本及高效率優勢,已被認為極具發展前景的製氫技術。歐洲、中國、加拿大及韓國等國家和地區,均持續積極推動AEM製氫技術的研發。Enapter被譽為最先進的氫氣能源研發團隊,其開發的AEM電解槽是可堆疊型模組,易於安裝和標準化。2021年10月獲威廉王子頒發的改善氣候獎(The Earthshot Price,TEP);麥肯錫顧問公司估計,2021年全球有超過30個國家公布綠氫發展藍圖,公共投資金額超過700億美元,綠氫被認為可以用來幫助重工業及大型運輸工具等最難減碳的行業。AEM電解技術型態類似計算機系統領域的微處理器開發,擴展性強,生產成本也可隨著系統成長數量而降低,是緩解全球暖化危機重要方法之一。

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