第三章 產業概況
第二節 產業發展歷程與趨勢
以氫氣為燃料具有相當的歷史，回溯 18 世紀，拉瓦錫(Lavoisier)和卡文迪 希(Cavendish)發現了氫氣，並以希臘語「水的形成者」命名。由於比空氣輕的 性質，氫氣球在法國革命之後便成功升空。於伏特製成第一個電池後不久的 1818 年，英國科學家利用電流分解水產生了氫氣，William Cecil 更在 1820 年所發 表的論文中建議將氫氣用於動力機器。1839 年，William Grove 則首度提出燃料 電池之概念，可為氫能發展之先驅，但因為當時氫氣並非主要燃料，所以直至 20 世紀初期，關於氫能的科學研究才有所進展。
然而氫燃料的現代研究始於 20 世紀的德國和英國。1930 年代末期，德國設 計了以氫氣為動力的火車，甚至在二次世界大戰期間曾詴圖製造以氫氣為燃料的 航空發動機，目的是從煤轉化出氫燃料來取代德國缺乏的石油。1950 年代，氫 作為能源載體或能量媒介的想法開始發展，義大利學者 Cesare Marchetti 指出 能量除可以電能形式傳遞，亦可採氫燃料形式傳遞，更認為氫氣形式的能量可比 電能更穩定儲存，以及輸送成本將比電力更低。1960 年代液氫首次用作航太動 力燃料，使氫能應用於軍事等國家層級。至 1970 年，通用汽車提出氫經濟之概 念，促使了更多科學家與政府重視此產業，四年後由於石油危機，一些學者創立
了 國 際 氫 能 協 會 (International Association for Hydrogen Energy ； IAHE)，隨後創辦《國際氫能雜誌》，不過因為技術難度過高，石油危機結束後，
相關的研究並未受到太多的重視，直到 21 世紀初，美國提出氫能行動方案，宣 示美國將大力發展氫能源科技，世界各國也跟進投入大量資源，氫能產業才逐漸 萌芽。2000 年於德國慕尼黑首次舉辦國際氫能論壇，旨在從政治、經濟和技術 多方面推動氫能發展。2003 年更有 15 個國家共同出席了「氫能經濟國際合作夥 伴會議」 ，將提供一機制進行組織、評估和協調多國研究開發和氫能應用的氫 能專案計畫，藉由有限的資源與全球優秀的技術和人才，共同解決問題，開發技 術標準，促進全球氫能經濟時代的發展。
貳、產業趨勢與技術目標
氫能產業現今仍未完整，加上技術仍有障礙頇克服，因此 2000~2010 年以技 術研發為目標，藉由技術標準的建立，奠定產業足夠的基礎。在 2015~2020 年開 始導入氫能使用，往應用研究方向邁進，商業化部分產品，改變消費者的認知與 習慣。2020~2030 年則在完整的基礎設施與條件下，擴大產品的範圍與多元化，
且全面商業化，並於 2040 年達到大量使用氫能之目標。(見圖 20)
圖 20 各國產業發展趨勢
資料來源：美國能源署(DOE)，2005
儲氫技術主要目標包括(見表 5)：單位儲氫量、儲放氫速率、成本、耐久 性以及工作溫度等。其中最直接的要求便是儲氫量，因為有足夠儲氫量才能確保 電力的持續時間，2015 年期望達到 3 kWh/Kg 之標準，如此將能與汽油車燃料效 果相當。此外，儲氫與放氫速率的目標也是一大難題，因為若是填充氫氣需耗費 很長時間，根本不符合消費者或產業所需，例如以三分鐘內儲存 5kg 的氫氣之目
標來說，對金屬儲氫材料將是嚴峻的挑戰。其他像是工作溫度、耗能大小等，皆 為其望提高便利性、實用性，使技術得以普遍。
目前儲氫系統皆未達到美國能源署所設定之目標，儲氫材料的技術開發應著 重於實用價值，朝工作溫度不宜過高或過低、儲氫量大、放氫效率高，以及成本 低廉方向邁進，如圖 21。欲達成上述目標，應回到材料本身的設計出發。雖然 短期內不易達到最佳之儲氫標準，但是短中期來說，儲氫技術已可朝輕型車，與 行動式或定置式氫能源產品之載具為方向。
由於燃料電池為現今氫能產業相對成熟之技術，故大多數國家與廠商投入多 數資源於此，目前如以氫氣為燃料的交通運輸工具，已進入測詴模擬階段，期望 為氫能產業奠定發展的基礎。未來若是技術持續創新，且能克服成本與儲存不穩 定等因素，氫能將取代現今各類電池；搭配現場生產之技術，氫能產業的範疇可 涵蓋至所有需要電能之應用，其所創造的市場規模與影響力，將使能源產業版圖 重新洗牌。
表 5 目標設定-儲氫技術
資料來源：美國能源署(DOE),2006
圖 21 未來技術發展目標
資料來源：美國能源署(DOE),2006