氫能

氫氣是最輕的可燃性氣體。以氫氣作為能源，最早是由約翰博基斯(John Bockris)在1970年的一場演講中提出，當時正值第一次世界石油危機，因此他提出使用氫氣做為石油的主要替代能源[1]，並描繪未來氫能源的市場運作體系，包括氫氣生產、氫氣儲存與運送，以及氫能應用，即所謂的氫經濟(Hydrogen Economy)。此理念被提出之後，受到世界各國的重視與支持，主要原因是氫氣本身具備高能源轉換效率與低污染的特性，不論是直接燃燒或以燃料電池發電，都只會產生水，不排放二氧化碳，能有效減緩溫室效應及降低氣候異常。國際能源署(IEA)、歐盟、與眾多國家皆將氫能視為達成2050年淨零碳排目標的重要方法之一。

氫氣產製主要有化石燃料製氫、水電解法、工業餘氫、水光電解法及生物法等。其中又以化石燃料製氫、水電解法為最成熟的產製技術。但在考量生產成本的情況下，目前全球95%以上的氫氣是仍以煤炭、天然氣或石油做為原料生產(此種氫稱為灰氫)，而有大量的二氧化碳排放，而水電解法雖然潔淨，但製氫成本相對較高，電解製程僅佔全球4%[2]。歐盟、澳洲、智利、沙烏地阿拉伯等多國於近期宣布多項大型再生能源電解產氫(此種氫稱為綠氫)計畫，預計2030年前綠氫生產成本可降至每公斤2美元以內，將推動綠氫應用的大幅成長。

【現況】

氫氣廣泛被應用於石化、食品、汽車等產業，除了做為工業原料，用來合成氨和甲醇、提煉石油，也因為高能量密度，能做為火箭燃料使用。在能源方面，氫氣可透過燃料電池轉換為電能，由於以氫氣做為燃料，燃料電池具有潔淨、安靜等優點，且具備高效率、高能量密度，能獨立運作等優勢，被IEA、歐盟、日、韓、中國、澳洲等多國認為是解決溫室氣體排放的重要技術。為解決化石燃料大量使用的問題，逐漸有一些交通工具及大眾運輸工轉用燃料電池作為動力來源的趨向，如日本的燃料電池車-Mirai和德國的氫動力火車-Coradia iLint，皆是目前已經實際在路上行駛的電動載具[3]。包括中、日、韓、德、美、澳、英在內，全世界已有超過30國制定國家氫能政策或發展藍圖 [4]，戮力發展氫能相關技術與應用。

氫氣生產為發展氫能社會之基礎，美國自1970年便開始針對氫能技術展開各種研發項目的補助，涵蓋氫氣生產、運輸、儲存和利用[1]，雖然如上所述，目前使用中的氫多為灰氫，但在碳稅與淨零碳排的驅動下，氫氣生產將逐漸轉往藍氫(灰氫+碳封存)與綠氫發展。日本即與澳洲合作，以褐煤產氫加碳封存生產藍氫，再以液態氫之形式輸送至日本[5]。另外，西澳洲將設立Asian Renewable Energy Hub (AREH)，建造26 GW之風電與PV，主要用來生產綠氫[6]，沙烏地阿拉伯與智利也相繼宣布將以綠氫出口為未來重要之國家產業，在可見的未來具競爭力的綠氫將帶動氫能的廣泛應用。

【電能社會相關性】

氫能在全球淨零轉型的過程具備整合電力、低碳以及流動性能源應用等特點，成為銜接電力化及低碳生活的重要角色。從整合各項再生能源多餘電力轉化成為氫氣儲存，降低或取代傳統化石燃料的使用，突破時間與場域的限制，多元應用在工業生產、社區燃料、交通運輸等領域，在電氣化困難的技術設備領域，提供另一個低碳甚至無碳生活的選擇。

1. 1. National Hydrogen Association; United States Department of Energy. The History of Hydrogen (PDF). hydrogenassociation.org. National Hydrogen Association: 1.[17 December 2010]. （原始內容 (PDF)存檔於2010年7月14日）.
   2. 再生能源展望-氫能篇 (2018) 再生能源資訊網。檢自
      https://www.re.org.tw/knowledge/more.aspx?cid=201&id=2158 (Nov 19, 2018)
   3. 陳維新(2019 年7月) 氫氣與薄膜分離技術，能源教育資源總中心。
      檢自https://learnenergy.tw/index.php?inter=knowledge&id=407  (Jul 23, 2019)
   4. 國際氫能委員會。檢自https://hydrogencouncil.com/en/hydrogen-insights-2021/ (Oct 23,2021) 
   5. Hydrogen energy supply chain。檢自https://hydrogenenergysupplychain.com/ (Oct 23,2021) 
   6. Asian Renewable Energy Hub。檢自https://asianrehub.com/ (Oct 23,2021)