研究背景與動機

隨著國內民眾國民所得增加及生活水準逐年提高之情形下，私人運具之使用密度逐 年攀升，對於小海島型國家的台灣而言已趨近飽和狀況。以大台北都會區為例，根據交 通部統計處(民 89)資料指出，該地區登記小客車數已高達 120 萬以上，此數據顯示，

在科技進步之帶動下，人類的經濟活動得以藉由運輸行為而快速發展；然而，私人運具 之便利性在滿足從事經濟活動下，卻也隨之帶來危機，根據 1997 年英國石油統計報導，

化石能源（Fossil Energy）經過人類大量消耗之後，其存量僅能夠再用半個世紀(左峻 德，民 90)，而人類濫用資源的結果即造成地球環境原本存在生產、消費與再生資源

（Recover and Regenerate Resources）之平衡機制嚴重失衡，使得生態環境遭受破壞之 程度超過環境自然復原之能力，進而使人類所處的自然環境承受永久性之破壞，如二氧 化碳濃度持續增加，繼而使全球氣溫亦逐年隨之攀升，此對於長期以化石能源（Fossil Energy）為燃料之交通運具而言，無疑不是一項衝擊；此外，由交通運具所造成之移動 性污染物亦佔空氣污染的極大比例（中華民國環境工程學會，民 87）。目前人類於交 通運輸上已面臨能源耗竭與環境污染兩大問題，因此，該如何節約能源並減少污染已成 為全球產官學各界所共同關心之課題。

在能源使用方面，根據經濟部能源委員會年報(民 92)指出，九十一年國內能源總消 費為 10,006 萬公秉油當量，較九十年增加 5.52﹪，若將能源消費部門細分為工業、運 輸、農業、住宅、商業與其他等六大部門時，工業為最主要之能源耗用部門，九十一年 消費比重為 57.86﹪，運輸部門則因國民所得提高、道路交通網路之完善與汽、機車等 運輸工具之普及而居次之，占 15.25﹪；若以能源消費成長率觀之，工業部門之 7.01﹪

能源消費成長率仍為最高，運輸部門消費成長率 4.38﹪次之，是故，運輸業驚人之能源 消耗量可見一斑。另外，經濟部能源委員會(民 87)針對世界能源情勢指出，過去十年間

（1987 年至 1997 年），世界總初級能源消費之年平均成長率為 1.5﹪，依能源別分析，

石油為世界上消費最多之能源，但受能源危機與環保團體之影響，世界各國均已警覺此 問題之嚴重性，紛紛降低對石油之依賴，過去十年來石油消費比例由 1987 年的 40.1﹪

下降至 1997 年的 39.9﹪，而對於未來能源消費情形，其預估 1997 年至 2015 年間世界 總初級能源消費之年平均成長率將達 2.8﹪，其中，在化石燃料部分，消費量將穩定增 加，預估年平均成長率分別為石油 2.5﹪，煤炭 2.2﹪，天然氣 3.4﹪；但若就世界原油 總需求而言，未來仍將呈現穩定增加之趨勢，估計 1997 年至 2015 年間年平均成長率約 為 2.6﹪。這些統計數據顯示出未來運輸部門能源使用之需求有可能持續成長，故如何 運用有限之資源與找尋新替代能源便成為我們此刻必須努力之目標。

在環境污染方面，由於過去我國為了促進經濟發展，工業部門不斷投入能源以促進 生產，私人運具數量亦隨國民所得提升而快速成長，進而導致運輸部門能源消費量劇 增，加上來自其他各部門之能源消費下，致使空氣品質嚴重惡化，增加能源消費的社會 成本；而交通運具之排放物為一巨大之移動性污染源，其占總氣體污染物的一半以上，

且隨著國內私人運具使用比例急速攀升，此一移動性污染源排放量勢必會再增加。根據 1995 年統計資料顯示，台灣地區空氣污染物每年排放總量估計有 59 8 萬公噸，其中一 氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物分別為 255 萬公噸、99 萬公噸及 71 萬公噸，此大部分 來自交通工具污染（中華民國環境工程學會，民 87）。現今的運輸部門所使用之化石 能源會造成溫室效應、酸雨、空氣污染等環境災害問題，進而嚴重影響人類的健康，此 一議題已隨國民生活水準提高與環保意識之逐漸抬頭而日益受到重視。Whitelegg (1993) 指出，運輸成長帶來了環保與資源的相關問題，而運具對化石燃料的需求則造成了環境 衝擊的快速成長，且這些衝擊大部分發生於已開發國家；Greene and Wegener (1997)研 究指出，由於現今的運輸缺乏永續性，故關於運輸系統的技術、設計與營運及財務須有 基本的改變，且在全球的石油資源有限的情形下，永續發展並非即刻必須停止消耗石 油，而是必須改善使用與生產石油的方式，並且尋找替代方案。對此，電動車輛即被認 為是解決移動性污染源的一個途徑，但以目前市面上發展之電動車而言，雖經過許多技 術上之嘗試，但結果總不令人滿意，主要癥結在於做為電動車輛之充電電池功率密度 低，不能滿足汽車性能之要求，且其電力推進系統之功率比使用化石燃料之內燃機 (Internal Combustion Engine)要低；此外，傳統燃油車輛所使用之汽油或柴油可儲存在油 箱中，但以電動車為主之電能則儲存在蓄電池中，然而蓄電池之缺點是可提供之動力也 僅是傳統內燃機可提供動力之一小部分，且燃油車輛之油箱加油簡單、方便、快速，而 電動車之蓄電池需特殊之充電設備，且充電時間長(李瑛等，民 89)。另一方面，現有 電動車雖可降空氣污染量，但其所使用之鉛酸或鎳氫等多類之電池，卻會造成電廠污染 量之增加，在計算電廠污染時，需依電動車充電時所使用之電量佔總電量發電之比例，

將電廠所造成之污染分配至電動車所造成之污染，同時，車輛所使用之電池亦會二次污 染，因廢棄電池中殘留重金屬，且重金屬又不易被人體排出，若累積至一定量之後，即 會產生癌症類之病變，對身體機能造成嚴重之傷害(交通部運輸研究所，民 87)；另外，

在功能方面，現有電動車很難滿足消費者的需求，其主要原因為成本過高、充電站不普 及、續航力不足等問題。

由於化石能源有限，使人類於交通運輸方面必須面對開發新能源與降低環境污染之 課題，此代表我們需間接朝永續發展之方向努力，而永續發展之觀念延伸至交通運輸領 域即為永續運輸（Sustainable Transportation），其意味以新興能源取代現有運具所使用 之燃料且不損及環境生態。過去之研究對此方面之議題亦有做探討，許卜仁(民 92)建立 永續運輸發展之評估架構，並以其作為最佳化評估之準則，接續發展出永續運輸指標與 策略之整合模式，並利用多準則最佳化之妥協排序法，提出永續運輸策略之優先次序，

研究結果建議逐步規劃燃料稅費隨油徵收，以反映空氣污染所造成社會成本之損失，同 時推動低污染能源運具發展，且發展目前高污染化石燃料之替代能源，以降低溫室氣體 之排放。經濟部能源委員會(民 87)指出，運輸使用能源占總能源使用之比重日益增加，

以致運輸活動對環境產生了負面之影響，台灣地區運輸部門能源的需求量中，石油產品 之耗用量位居首位，占運輸能源總消耗量的 99.02﹪，幾乎涵蓋了所有運輸能源的消耗 量，故其針對運輸部門能源消費面臨課題之因應對策中，提出了具體做法，其中包括：

健全大眾運輸系統以抑制私人運具之使用、推動省能源運具，如電動機車之推廣、加速 老舊車輛之汰換等。

有鑑於永續運輸之目標，運輸部門勢必找尋替代化石能源同時可循環再利用且不會 造成環境污染之新能源技術，此即為永續能源。而燃料電池是近年來最重要之新興能源 科技之一，燃料電池是一種清潔的發電裝置，具有能源使用效率高、可靠度強等優點。

燃料電池之工作原理是利用氫氣與氧氣之結合，將化學能直接轉變為電能，即電能不儲 存在充電電池中，此反應為水電解過程之逆向反應，故可知其反應產物為水，其不但不 會對環境造成污染，反而可循環再利用，此亦為燃料電池技術近年來最被矚目的原因之 一。此外，燃料電池應用之範圍相當廣大，幾乎所有與電池相關之產品均有可能在不久 的將來被燃料電池所取代，如行動電話、筆記型電腦等可攜式之電子產品，還有大型的 發電機組等，故燃料電池的市場可謂相當具有潛力。而燃料電池運具性能已發展至與現 有燃油運具接近，以其零排放、高效能及適用各車種等優點，被市場公認為是最佳的汽 車替代技術，如燃料電池為主的電動公車、電動汽車等運具近年來在汽車市場中受到高 度之關注，目前各先進國家正積極投入研發。燃料電池車輛燃料之一的氧氣可自空氣中 獲得，故燃料電池車輛所需補充之燃料即為氫氣，擷取氫氣之來源有甲醇、天然氣等原 料，而氫氣的儲存方式有高壓儲氫鋼瓶、液化儲槽及金屬儲氫罐等方式（工業技術研究 院，民 91）。綜言之，此一新能源技術之運具若能早日普及於現有運輸市場，這對於 長期生活在環境空氣品質不佳之民眾而言，無疑不是一大福音，且在今日環保意識逐漸 高漲下，加上外在環境能源耗竭威脅之際，發展環保性運具來取代傳統燃油運具已刻不 容緩。

燃料電池雖擁有上述許多優點，但相對亦有許多極待解決之問題。第一，研發技術 未臻成熟，以燃料電池車儲氫技術為例，高壓或液化儲氫於相關安全性問題仍需克服；

第二，在生產量或使用量上未能達致規模經濟，因生產過程之高成本特性與發展推廣初

第二，在生產量或使用量上未能達致規模經濟，因生產過程之高成本特性與發展推廣初