國
立
交
通
大
學
管理學院碩士在職專班科技管理組
碩
士
論
文
應 用 層 級 分 析 法 評 估 台 灣 燃 料 電 池 產 業 政 策
An Assessment of Taiwan’s Fuel Cell Policy by AHP
研 究 生：向宸蔚
指導教授：林亭汝 博士
應用層級分析法評估台灣燃料電池產業政策
An Assessment Study of Taiwan’s Fuel Cell Policy by AHP
研 究 生：向 宸 蔚 Student：Chern-wey Hsiang
指導教授：林 亭 汝 Advisor：Dr. Grace Lin
國 立 交 通 大 學
管理學院碩士在職專班科技管理組
碩 士 論 文
A Thesis
Submitted to Graduate Institute of Management of Technology College of Management
National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of
Master of Business Administration in
Management of Technology May 2010
Hsinchu, Taiwan, Republic of China
應用層級分析法評估台灣燃料電池產業政策
研究生：向 宸 蔚 指導教授：林亭汝 博士
國立交通大學管理學院碩士在職專班科技管理組
摘 要
本研究主要從收集相關文獻及次級資料進行燃料電池產業鑽石模型分析，再透過國 家創新政策相關文獻探討，選擇以Rothwell和Zegveld的創新政策工具架構為基礎，應用 層級分析法探討發展台灣燃料電池產業的政策考量因素。提供政府規劃發展台灣燃料電 池產業政策的參考方向，提升國家能源產業競爭力，並設法在全球競爭中建立優勢。藉 由本研究綜合歸納相關結果，提出更具體的創新政策。 本研究發現，三大政策構面中「需求面」與「供給面」政策對產業政策影響最重要， 而「補助政策」、「創業育成」及「政府採購」等項是當前台灣發展燃料電池產業創新 政策最迫切需要的政策考量因素。 關鍵字：燃料電池、創新政策工具、層級分析法。An Assessment Study of Taiwan’s Fuel Cell Policy by AHP
Student：Chern-wey Hsiang Advisor：Dr. Grace Lin
Institute of Management of Technology
National Chiao Tung University
Abstract
The purpose of this study is to explore the relevance of the notional innovation policy with fuel cell industry of Taiwan. The study also explored the most important factors by literature review, and based on the notional innovation framework by Rothwell & Zegveld’s to find the key factors of national innovation policy of Taiwan’s fuel cell energy industry. The process of research did the literature review and collected secondary data and data analysis, then measured and analyzed the outcome through AHP (Analytic Hierarchy Process) method.
The research concluded the priority policy of demand and supply side affected the Fuel cell industry. And the considerable factors of “Subsidized policies”, “Innovation incubation policies” and “Government procurement policies” were the three most important factors to national innovation policy of Taiwan’s Fuel Cell industry. Furthermore, the research according to the outcome obtained the suggestions to fuel cell industry innovational policy.
誌 謝
首先由衷感謝指導教授林亭汝博士，在這段求學進修期間，悉心與耐心地指導；林 老師治學嚴謹、思緒清晰，上課時嚴格的要求，對學問的追求態度與負責任的教學精神， 深切的影響學生的求學與工作態度。 感謝博士班沈永祺學長在論文內容的建議與指正給予我相當大的幫助。感謝賴俊秀 同學與邱盈瑞同學於論文撰寫上的鼎力相助與經驗分享，讓我在撰寫過程中可以事半功 倍。謝謝求學過程中科管所老師們－徐作聖博士、洪志洋博士、虞孝成博士、袁建中博 士的教導與一同上課的夥伴，讓我在求學的過程中色彩繽紛。 感謝口試委員徐作聖博士、洪志洋博士、朱學聰博士、林亭汝博士於口試時提供的 建議與指導。也感謝抽空填答問卷的專家們，包括行政院原子能委員會、工研院、台灣 經濟研究院、各大學院校及產業界的研究員、教授、前輩。 最後感謝我敬愛的父母與妻子，協助照顧三個小孩，讓我在工作與求學中沒有後顧 之憂。 宸蔚 謹誌 國立交通大學管理學院 碩士在職專班科技管理組 May/2010目 錄
中文摘要 ... i 英文摘要 ... ii 誌謝 ... iii 目錄 ... iv 圖目錄 ... vi 表目錄 ... vii 第一章 緒論 ... 1 1.1 研究背景與動機 ... 3 1.2 研究目的 ... 3 1.3 研究範圍 ... 4 第二章 燃料電池產業 ... 5 2.1 燃料電池簡介 ... 5 2.1.1 何謂燃料電池 ... 5 2.1.2 燃料電池發展簡史 ... 6 2.1.3 燃料電池分類 ... 7 2.2 燃料電池應用與發展 ... 8 2.2.1 燃料電池產品應用 ... 9 2.2.2 燃料電池各國發展 ... 12 2.2.3 燃料電池專利概況 ... 15 2.3 台灣燃料電池產業發展近況 ... 17 2.4 台灣燃料電池鑽石模型分析 ... 22 2.5 主要國家燃料電池產業政策 ... 25 2.5.1 美國 ... 25 2.5.2 加拿大 ... 26 2.5.3 日本 ... 27 2.5.4 中國 ... 28 2.5.5 韓國 ... 30 2.5.6 歐盟 ... 31 2.5.7 法國 ... 32 2.5.8 德國 ... 33 2.5.9 英國 ... 34 2.5.10 台灣 ... 35 2.5.11 各國相關燃料電池計畫及示範工程 ... 35 2.6 各國燃料電池政策比較 ... 37 第三章 文獻探討 ... 38 3.1 創新的定義 ... 383.2 國家創新系統 ... 39
3.2.1 定義 ... 39
3.2.2 國家創新系統結構 ... 40
3.2.3 整合各家學說而成的國家創新系統之構成要素 ... 40
3.3 Rothwell and Zegveld 的創新政策理論 ... 42
3.4 研究採用 Rothwell and Zegveld 的創新政策理論架構 ... 47
3.5 研究架構 ... 50 第四章 研究設計 ... 51 4.1 研究流程 ... 51 4.2 研究架構 ... 52 4.3 研究方法 ... 53 4.3.1 層級分析法 ... 53 4.3.2 文獻分析法 ... 57 4.4 抽樣設計與問卷發放 ... 57 第五章 實證分析 ... 58 5.1 問卷回收 ... 58 5.2 信度與效度 ... 58 5.3 各層級分析結果 ... 59 5.3.1 政策構面分析結果 ... 60 5.3.2 政策可考量因素分析結果 ... 60 5.3.3 政策可考量因素整體排序 ... 63 5.4 分析結果與各國比較 ... 65 第六章 結論與建議 ... 66 6.1 研究結論 ... 66 6.2 研究建議 ... 67 6.3 研究限制 ... 68 參考文獻 ... 69 附錄一 問卷內容 ... 72
圖目錄
圖 1- 1 1985~2010 年石油價格走勢圖 ... 1 圖 1- 2 台灣燃料燃燒 CO2 總排放量與人均排放趨勢圖 ... 2 圖 1- 3 百年來台灣年平均溫度距平變化圖 ... 2 圖 2- 1 燃料電池運作說明 ... 5 圖 2- 2 氫能與燃料電池種類與應用 ... 9 圖 2- 3 1997~2009 年小型燃料電池車數量 ... 10 圖 2- 4 2008 年累計小型定置型安裝數量 ... 10 圖 2- 5 2008 年累計大型定置型安裝數量及 1996~2008 年歷年安裝數量 ... 11 圖 2- 6 2002 年~2009 年全世界投資燃料電池市場資本統計表 ... 12 圖 2- 7 國內燃料電池產業供應鏈 ... 18 圖 2- 8 氫能與燃料電池產業相關廠商 ... 19 圖 2- 9 鑽石理論模型 ... 22 圖 3- 1 整合各家學說而成的國家創新系統結構圖 ... 41 圖 3- 2 創新政策及其作用層面 ... 44 圖 3- 3 燃料電池產業政策考量因素的層級架構 ... 50 圖 4- 1 研究流程圖 ... 51 圖 4- 2 燃料電池產業政策考量因素的層級架構 ... 52 圖 4- 3 層級分析法流程圖 ... 54 圖 4- 4 完整(左)及不完整(右)層級結構圖 ... 54 圖 5- 1 台灣燃料電池產業創新政策各構面因素對目標的權重排序圖 ... 64表目錄
表 2- 1 各種燃料電池特性及優缺點比較 ... 7 表 2- 2 2006 年全球前六大燃料電池領導廠商 ... 14 表 2- 3 2002~2009 年累計燃料電池專利佔有率依國家、地區別計算 ... 15 表 2- 4 2002~2009 年累計前 10 大燃料電池專利企業 ... 15 表 2- 5 台灣氫能與燃料電池產業產值預估 ... 17 表 2- 6 台灣燃料電池研發機構與廠商 ... 20 表 2- 7 各國燃料電池計畫及示範工程 ... 36 表 2- 8 燃料電池主要發展國家與台灣相關政策整理 ... 37 表 3- 1 各家學者對於創新的定義 ... 38 表 3- 2 各家學者對國家創新系統的定義 ... 39 表 3- 3 政府的政策工具 ... 42 表 3- 4 燃料電池產業政策可考量因素 ... 49 表 4- 1 層級分析法評估尺度意義及說明 ... 55 表 4- 2 成對比較矩陣 ... 56 表 4- 3 隨機指標(R.I.)表 ... 57 表 5- 1 有效樣本歸納表 ... 58 表 5- 2 台灣燃料電池產業創新政策各構面因素對目標的權重排序表 ... 59 表 5- 3 次層架構圖因素權重表 ... 60 表 5- 4 層級三之需求面政策可考量因素權重排序表 ... 60 表 5- 5 層級三之供給面政策工具可考量因素權重表 ... 61 表 5- 6 層級三之環境面政策工具可考量因素權重表 ... 62 表 5- 7 台灣燃料電池產業創新政策各構面因素對目標的權重排序表 ... 63第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
近年來科技的進步與發展，帶動人類經濟活動的快速發展，製造出多采多姿且豐富 的產品，富裕人類之生活。在生產過程當中，使用了大量自然資源，這些資源有些是無 法再生的，如果濫用這些資源，會使得後代子孫面臨到資源耗竭之困境。依照目前石油 耗用速度，石油供給量大約僅剩五十至一百年的使用時間，石油價格不斷上漲或耗盡是 無可避免的了，如圖1-1，其於礦石能源供應也日益減少。所以，如何節約能源，提高 能源使用效率，降低溫室效應，讓人類能在地球上永續發展，再生能源是必須的。 圖 1-1 1985~2010 年石油價格走勢圖 資料來源：美國能源局 U.S. EIA 2010/03/24 資源濫用會造成地球環境之嚴重破壞，如果生產資源被過於濫用，使得生態環境遭 受破壞之程度超過環境自然復元之能力，自然環境就遭受到永久性之破壞。不僅危害到 現代人類之生活，也將禍及子孫。另外，工業發展及人類活動所排放的溫室氣體，若不 採取任何防制措施，溫室效應會使全球氣溫節節上升，其所造成的氣候改變，將使我們 付出極大的代價。1990 年至 2008 年，台灣燃料燃燒 CO2 總排放量與人均排放趨勢節節上 升，如圖 1-2。如氣溫上升會使冰山融化、海面上升、陸地面積減少；若加上氣候帶位移， 可能引發動物大遷徙、屆時也有可能促使各種疾病的蔓延。台灣地區近百年來溫度變 化 ，如圖1-3，溫度也是呈現上升趨勢。台灣身為地球村的一份子為世界經貿重鎮且是 世界重要的工業密集地區國家，更須為地球發展貢獻一份心力。台灣每年消耗的能源中百分九十八以上的能源仰賴進口，對於能源危機的影響可說毫無防備能力，所以提高再 生能源的發展比例，實在是刻不容緩。 圖 1-2 台灣燃料燃燒 CO2 總排放量與人均排放趨勢圖 資料來源：經濟部能源局 2009/10 圖 1-3 百年來台灣年平均溫度距平變化圖 資料來源：科學發展月刊 2008/04 424 期 百年來台灣的氣候變化 陳雲蘭 基於能源與環境保護之考慮，各種清潔能源之科技發展越顯得重要。清潔能源指的
是在產生及使用的過程中不會造成污染的能源種類，各式清潔能中包含太陽能、水力、 風力、地熱及潮汐、氫能與燃料電池等能源，當中又以太陽能電池、風力發電及水力發 電發展較為成熟，不過近期最具發展潛力之能源科技應為燃料電池( fuel cell )；燃料電 池結合氫能發展，具有能源轉換效率高、低污染及燃料多元化來源的優點，其電化學能 源轉換方式是目前最有效率的能源技術，世界各國皆投入資源開發燃料電池相關技術。 因為從產業發展之歷史經驗來看，美、日、加拿大、歐盟等先進國家，對燃料電池 的研究，已進行多年；尤其是美國，1960 年代即應用燃料電池於太空科技上，商業化的 程度，較其他國家為多。而日本、加拿大、德國、中國大陸、韓國等國，近年亦積極發 展。各國燃料電池產業發展多年，台灣在燃料電池研發競爭與產業發展上，相較其他國 家，仍有相當幅度之落後。因相關政策研究較少，本文希望透過鑽石模型先進行台灣燃 料電池產業分析，再透過各國推動燃料電池產業發展政策的經驗，可讓燃料電池產業處 於起步階段的台灣作為參考。 台灣的燃料電池發展，經濟部能源局預期從目前燃料電池產業的萌芽期發展到二零 一一年的新台幣四十億元、二零一六年的新台幣一百三十億元產值，二零二零年有接近 千億元的潛力，國際市場占有率約達百分之五；在分散式產氫及行動氫源方面，二零二 零年預期可達五十億元產值。(經濟部能源局 2008) 藉由與各國政策的創新政策標竿學習，並透過專家問卷的調查與統計，可加速台灣 發展燃料電池產業。另外，台灣各式電子產品皆具一定程度之發展與成果，亦可透過燃 料電池相關產業，強化各式電子產品競爭力。
1.2 研究目的
基於以上之背景與動機，經由燃料電池產業之次級資料，進行台灣燃料電池產業的 鑽石模型分析。因先進國家對燃料電池的研究，發展多年，應用之成果顯著，相關政策、 措施相對具體，本研究利用國家產業創新政策，先瞭解先進國家在燃料電池產業之創新 政策內容與相關政策；再透過層級分析法並經由專家問卷，整理出燃料電池政策發展的 關鍵因子，提出看法，並針對未來燃料電池產業發展提出建言。 預期透過各國的發展的經驗，再配合台灣產業的現況，從中比較學習，改善目前台 灣燃料電池產業的創新政策，建立台灣發展新式能源、建立燃料電池產業，以促進產業 升級與經濟發展、滿足環保要求，提升台灣競爭力。 主要目的如下： 1. 藉由燃料電池產業之次級資料，進行台灣燃料電池產業鑽石模型分析。 2. 藉由先進國家燃料電池產業發展政策，以國家創新系統的概念與 Rothwell and Zegveld（1981）提出的政策工具篩選出影響台灣燃料電池產業發展可能的政策工具考量因素。再利用層級分析法對台灣燃料電池產業政策工具考量因素進行分析，參 考專家意見後，加以彙整整理，釐清層級因素與相關程度，並將結果與先進國家的 發展經驗進行比較與探討，提出影響台灣發展燃料電池產業可能的政策工具考量因 素與建議。 3. 研究成果除了做為國際學術論證之用外，主要提供台灣在面對先進國家發展節能產 業上做為政策制定的參考，另一方面提供產業界發展參考。
1.3 研究範圍
本研究所指燃料電池產業範圍以生產燃料電池相關產品的生產製造業、設計、測 試為範疇，包括上游產業的儲氫罐、氫氣供應、甲醇供應、甲醇燃料罐，中游產業的模 電極組、雙極板、氣體擴散層、電池組…等相關產業，以及下游產業的應用產品及系統 廠等。第二章 燃料電池產業
2.1、燃料電池簡介
2.1.1 何謂燃料電池
燃料電池（Fuel Cell），是一種發電裝置，但不像一般非充電電池一樣用完就丟棄， 也不像充電電池一樣，用完須繼續充電，燃料電池正如其名，是繼續添加燃料以維持其 電力，所需的燃料是氫，其之所以被歸類為新能源，原因就在此。燃料電池的運作原理， 也就是電池含有陰陽兩個電極，分別充滿電解液，而兩個電極間則為具有滲透性的薄膜 所構成。 氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣（或空氣）則由陰極進入燃料電池。經由催化劑 的作用，使得陽極的氫原子分解成兩個氫質子與兩個電子，其中質子被氧吸引到薄膜的 另一邊，電子則經由外電路形成電流後，到達陰極。在陰極催化劑之作用下，氫質子、 氧及電子，發生反應形成水分子，因此水可說是燃料電池唯一的排放物。 燃料電池所使用的氫燃料可以來自於任何的碳氫化合物，例如天然氣、甲醇、乙醇、 水的電解、沼氣…等等。由於燃料電池是經由利用氫及氧的化學反應，產生電流及水， 不但完全無污染，也避免了傳統電池充電耗時的問題，是目前最具發展前景的新能源方 式，如能普及的應用在車輛及其他高污染之發電工具上，將能顯著改善空氣污染及溫室 效應。(台灣燃料電池資訊網，http://www.tfci.org.tw/aboutfc/about1.asp)。 圖 2-1 燃料電池運作說明 資料來源：科學人電子報第十五期 專題：氫燃料電池車乾淨上路 撰文 Steven Ashley 翻譯／張雨青 2007/08/06如圖 2-1，燃料電池的運作方式與電瓶相似。只要持續供給氫氣與氧氣，燃料電池 就能一直發電。上圖為質子交換膜（PEM）燃料電池之示意圖，由兩片薄的多孔電極構 成陽極與陰極，兩極之間以固態聚合物隔膜電解質隔離。每片電極的其中一面鍍有觸 媒，以鉑為主成份。氫原子進入電池後(1)，經陽極觸媒分解為電子與質子(2)。電子沿 著外部電路流動，供電給驅動馬達(3)。質子同時透過隔膜(4)抵達陰極。陰極側的觸媒 則將質子及回流的電子，與空氣中的氧結合而生成水與熱。(5)欲提高電壓，則將多組電 池集結成電池組即可(6)。
2.1.2 燃料電池發展簡史
燃料電池的歷史可以追朔到一八三九年，由燃料電池之父之稱的英國法官威廉葛洛 夫(William Grove)在一項業餘的實驗中發現了燃料電池的發電原理；但當時因為電極材 料問題，使這項發明未受重視。一八八九年藍吉爾(Charles Langer)與蒙德(Ludwig Mond) 兩位研究者仍嘗試使用煤氣與空氣製作第一具實用的燃料電池，當時也才定下了「Fuel Cell」這一名詞，但未獲得成功。一九三二年法蘭西斯貝肯(Francis Thomas Bacon)發展 出堪稱世界第一具成功的燃料電池裝置，該電池採用氫氣與氧氣為反應物、鹼性溶液電 解質及鎳金屬電極，該設計的突破在於其製作成本遠低於藍吉爾與蒙德當初的設計。同 年伊律格(Harry Karl Ihrig)也展示出知名的燃料電池驅動的二十匹馬力牽引車。一九五九年由法蘭西斯貝肯(Francis Thomas Bacon)製作出一個五千瓦的燃料電池 組，能夠推動電銲機、電鋸、及堆高機，使這項技術得以走出實驗室，成為第一個鹼性 燃料電池(Alkaline FuelCell ；簡稱 AFC) 。這一年的晚期，Allis-Chalmers 公司的農業 機械生產商 Harry Karl Ihrig 也在製造出第一台以燃料電池為動力的車輛。將一千零八塊 他生產的這種電池連在一起，這種能產生十五千瓦的燃料電池組便能為一台二十匹馬力 的拖拉機供電，上述發展為燃料電池的商業化奠定了基礎。
在一九五零年代末期，NASA 開始建造袖珍型的發電機以用於太空任務中，NASA 資助了數以百計有關燃料電池科技的研究合約，成為太空梭的電力供應系統。一九五五 年，任職於通用電器公司（GE）的化學家 Willard Thomas Grubb 進一步改進了原來的燃 料電池設計，使用磺化的聚苯乙烯離子交換膜作為電解質。一九五八年奇異公司的化學 家 Leonard Niedrach 發明了一種將白金存放在這種交換膜上的方法，從而製造出人們所 知的「Grubb-Niedrach 燃料電池」。此後，奇異公司繼續與美國太空總署合作開發這項 技術，終於使其在 Gemini 空間專案中得到應用。此為第一次商業化使用燃料電池；在 一九六零年代幾次的太空任務中，燃料電池用於驅動登月探險車及供應太空人飲用水， 證明它的實用性。因為燃料電池的副產物是水，也成為太空人飲水用的維生系統。 一九七零年代的石油禁運，再度啟發各國對燃料電池動力的應用，各國為降低對石 油進口的依賴性，相當多的公司和政府部門想辦法突破燃料電池無法商業化的障礙。在 整個二十世紀的七零年代和八零年代，大量的研究工作都致力於開發所需的材料，探索 最佳的燃料源，以及如何降低技術成本。加拿大公司 Ballard 在一九九三年推出的第一 輛以燃料電池為動力的車輛。二年後， Ballard 和 Daimler Benz 公司生產出每升一千瓦
的燃料電池組。一九九五年 Ballard 和 Daimler Benz 公司都生產出每升一千瓦的燃料電 池組。九零年代後，越來越多的力量投入此一領域；商業化的目標指日可待。
2.1.3 燃料電池分類
燃料電池主要是依據其中所使用電解質的材料加以分類。一般可分為鹼液型 （AFC；alkaline fuel cell）、磷酸型（PAFC；phosphoric acid fuel cell）、質子交換膜型 （PEMFC；proton exchange membrane fuel cell）、熔融碳酸鹽型（MCFC；molten carbonate fuel cell）、固態氧化物型（SOFC；solid oxide fuelcell）其中，尚有直接甲醇燃料電池 （Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）及金屬-空氣混合型電池等。相關之類別特性如表 2-1。
表 2-1 各種燃料電池特性及優缺點比較
2.2 燃料電池應用與發展
燃料電池產業近年發展熱絡的導因如下： 1、國際環保公約「京都議定書」，全球已有一百四十一個國家簽署，其中包含三十個 工業化國家，將致力於達成二氧化碳等六種溫室氣體減量協定，整體世界性環境保護 意識擡頭轉化為實際的節能減碳行動，以挽救地球暖化問題。 2、主要工業國家如美國、加拿大、德國、日本、中國大陸、韓國等國政府，透過政策 性補助、租稅減免、產業發展基金，以發展燃料電池產業。 3、傳統能源日漸枯竭，而國際對能源的需求逐年攀升，加上金磚四國崛起，對傳統能 源需求大量增加，引發國際傳統能源價格高漲，使得開發再生能源漸具有成本優勢。 4、先進國家鼓勵相關再生能源開發，供電系統可以接近電力網路終端消費者，即推動 電力市場自由化趨勢。 5、各先進國家制定能源效率或廢氣排放標準，使得具有乾淨能源特色之燃料電池產業 獲得很大的鼓勵。 6、燃料電池技術發展增快，促使發電成本下降及經濟效用上升，形成良性的投資循環。 燃料電池應用領域可涵蓋分散式發電系統、電動車輛、不斷電系統(UPS)、交通運 輸工具、產業定置化發電及動力系統、機器人、工具機械、可攜式 電子、航空與軍事 等，應用範圍相當廣泛。例如手機發射基地台便是很好的應用推廣項目，位於偏遠地帶 的通訊設施也需要穩定的緊急電力供應系統，燃料電池即可作為選項之一。目前可攜式 燃料電池多應用於軍事用途，在民生用途上主要以遊艇等作為輔助電源。(鍾榮源 2009)。 而燃料電池產業從上游到下游，牽涉到許多關聯行業，包括：上游之製氫原料如天 然氣、甲醇等石化燃料之供應，以及氫的生產、燃料重組、氫氣儲存等；還有中游之燃 料電池組及其零組件、控制系統等 BOP（Balance-of-Plant）零件。若為燃料電池車輛， 則還需要驅動馬達、傳動系統等零組件。下游應用產品則如前述包含運輸工具、定置型 發電系統、可攜式電源產品…等。(尤如瑾 2008) 另根據歐盟官方於二零零三年出版關於氫能與燃料電池專書，透過一張圖，簡明扼 要的描繪出氫能與燃料電池的氫氣來源、燃料電池種類與應用，如圖 2-2。圖 2-2 氫能與燃料電池種類與應用
資料來源：European Communites 2003: Hydrogen Energy and Fuel Cells
2.2.1 燃料電池產品應用
針對燃料電池的主要市場之發展現況說明如下： （一）運輸工具 燃料電池在運輸載具的應用範圍很廣，做為太空船的發電裝置約有四十年的歷史， 但是實際做為動力應用且能商品化者，目前僅為德國生產的潛艇。根據目前相關技術與 推廣使用發展的情勢，燃料電池轎車的商業化受到曠日費時與巨額投資的加氫站建設限 制，商業化的時程比不上燃料電池巴士；但是巴士的價格仍然相當高，需要仰賴政府的 大量補助，因此似乎又比不上一些利基型運輸載具。(泓能科技顧問 2007) 在各種利基型運輸載具的開發與應用潮流中，北美的美國與加拿大偏重燃料電池堆 高機與車用補助電力裝置，亞洲的國家則偏愛電動自行車 ヽ電動機車與電動輪椅等小型 車輛，其他方面尚包括各種特殊用場區用車，例如搬運車ヽ遊園車與高爾夫球車等。 目前全球各大車廠投入燃料電池運輸工具研發已久，包括日本本田、日本豐田、美 國通用、美國福特等車廠，週邊相關氫能設施也陸續建置，例如美國加州的氫能高速公 路，沿途設有加氫站，提供燃料電池汽車使用，歐洲主要城市及中國也正進行燃料電池 示範公車運行，日本亦有燃料電池汽車出租服務。另外，以燃料電池作為運輸工具之輔 助動力單元產品，已逐漸受到重視。整體小型燃料電池車數量，逐年攀升，如圖 2-3。 台灣汽車工業並不發達，發展燃料電池汽車較不具優勢，但台灣有超過一千萬輛機 車市場規模，機車製造的相關零組件供應鏈完善，發展燃料電池機車可說是台灣的利基 產業。圖 2-3 1997~2009 年小型燃料電池車數量
資料來源：Fuel Cell Today 2009: Light duty Vehicle Survey
世界上目前許多車廠都積極投入氫燃料電池汽車之研究，如豐田、日產、本田、鈴 木、馬自達與克萊斯勒、通用等。
（二）定置型發電系統
根據 Fuel cell today 資料顯示，至二零零八年，全球小型定置型燃料電池系統累計 已達一萬台以上，如圖 2-4。應用產品包括家用熱電共生系統、及備用電源等。依發電 量有數百萬級的大型發電廠、三至五千瓦家用型燃料電池發電機和 3 三千瓦以下攜帶型 備用電源等。定置型的燃料電池目前以日本發展家用型燃料電池發電機最為積極，導因 於日本政府的大力補助推廣；後者則主要在北美市場，其中尤以二至十千瓦不斷電系統 佔百分之八十最多。大型定置型發電系統，發電功率大於十千瓦，主要用於發電設備， 至二零零八年已累計達到九百台以上，如圖 2-4。 圖 2-4 2008 年累計小型定置型安裝數量
資料來源:Fuel Cell today
圖 2-5 2008 年累計大型定置型安裝數量及 1996~2008 年歷年安裝數量 資料來源:Fuel Cell today： 2008 Large Stationary survey
（三）可攜式電源
可攜式燃料電池應用涉及三大領域：家用數位產品，如筆記型電腦、PDA、GPS、 手機等；工業用可攜式儀器，如掌上型資料擷取設備、可攜式應急燈、可攜式醫療裝置、 可攜式發電機等；軍用可攜式裝備，如軍用 GPS、步兵綜合資訊系統、夜視儀、軍用可 攜式通訊系統等。至今，燃料電池作為一種更持久的供電技術，已處在實用化的邊緣。
在對二零一四年燃料電池可攜式應用區域市場格局的預測情況看，Frost & Sullivan 認為北美、亞太、歐洲將是為主要的應用市場。細分應用中，亞太地區是消費類可攜式 燃料電池的最大市場；工業電子類應用在三大區域市場中分佈較為平均；而在軍事應用 中，北美佔據主導地位。這種分佈情況部分反映出各區域的經濟狀況。例如，北美市場 最大，可能不僅因為軍事經費的投入（世界各地政府支持可攜式燃料電池的一種例證）， 而且還因為美國對高風險投資的強大支持。(顧震宇 2009) 近年來科技進步神速且因應網路與通訊需求，3C 產品種類與功能日新月異，在這 種情況下，3C 產品對電力的需求越來越大，現行的相關電池技術無法因應需求，應用 燃料電池技術的 3C 產品將很有可能起而代之。由於世界各國的 3C 大廠相偕投入燃料 電池的研發工作已有多年經驗。國際 3 C 電子大廠包括日本 N E C、日本東芝、韓國三 星等皆陸續投入資源研發，每年於燃料電池展覽會公佈最新研發進展，包括燃料電池手 機、筆記型電腦、充電機等。目前可攜式燃料電池技術類型以質子交換膜、直接甲醇燃 料電池為主；由於甲醇能源密度較高，因此應用於 3C 電子之微型燃料電池多採用甲醇 燃料電池。 以可攜式產品用燃料電池所進行研發的電池業者，皆將燃料電池研發目標設定在取 代鋰電池，忽略與現有鋰電池併用的好處，導致達成門檻高，實用化時程一再延遲，不 過，二零零九年有了新的突破，首先由日本東芝(Toshiba)於二零零九年四月發表一款自 家可攜式電子產品，採用與鋰電池併用的作法，降低燃料電池實用化的門檻，使用時間 較一般鋰電池延長兩倍之多，即使在無法充電的環境下，也不用擔心斷電問題，只要補
充燃料即可立即啟動，省卻攜帶備用電池的麻煩，而被視為燃料電池缺點的低輸出密度 問題，則可藉由鋰電池來互補，其他如新力、Panasonic、Sharp 等日系業者也紛紛跟進。 (DJ 財經知識庫 2010) 市場研究機構 Pike Research 仍預測，全球可攜式燃料電池市場規模將由二零零九 年的一億八千五百萬美元，在二零一六年擴充至二十三億美元。該報告指出，由於可為 一系列可攜式應用提供潔淨、可靠的電力來源，燃料電池正成為消費性電子、緊急通訊 系統以及工業用手持式儀器等的供電新選擇。(Paul Buckley 2010)
2.2.2 燃料電池各國發展
近年世界各地的政府提供各種形式的補貼，包括財政獎勵和稅收優惠，提供發展燃 料電池技術，導致越來越多的投資者投入資金協助開發。於二零零二年到二零零九年燃 料電池市場吸引的投資超過美金六億六千三百萬，如圖 2-6。投資的方式包括股權融資、 私募、風險融資等。相關投資於二零零四年達到頂峰時，得到業界的投資額約為美金一 億七千萬，因而導致越來越多的設備於二零零五年安裝或上是。但二零零八年經濟危機 導致投資額下降，預期，一旦經濟復甦，燃料電池市場將吸引更多的投資者。 圖 2-6 2002 年~2009 年 全世界投資燃料電池市場資本統計表 資料來源：GBI research 2010/04 美國發展燃料電池之歷史悠久，一九六零年代即應用 AFC 燃料電池於雙子星及阿 波羅航空計畫。一九七七年美國通用公司首先完成兆瓦級的 PAFC 燃料電池電廠。除航 空計畫外，美國少數幾家公司在小型燃料電池發電機組上，業已達商業化階段，如 ONSI 公司二百五十千瓦的 PAFC 電廠已成功銷售於燃料電池市場，因此，在燃料電池商業化 的記錄上，美國較其他國家為多。美國二千年投入於燃料電池研發及產品發展等相關活動的費用約七億兩千萬美 元，佔全球總投入的百分之三十。由於美國對交通設備之電力及電子產品需求頗大，因 此在環保壓力、電力短缺，以及 3C 電子產品對穩定電力需求等因素下，燃料電池一直 被視為解決美國電力需求的理想方式。主要投入的廠商為汽車大廠，如通用、福特及克 萊斯勒；電力設備製造商，如 Plug Power、GE；可攜帶電產品製造商，如 DuPont（PEM 電解隔熱膜材料）等。(高志勇等，2002)
美國發展早期係開發鹼性燃料電池（AFC）的太空電力應用技術，主要生產此種系 統的廠商為 UTC Fuel Cells 公司，迄今為止，已出售與美國航太總署一百組以上的產品。 後來，該公司利用磷酸燃料電池（PAFC）開發汽電共生型發電機組，並推出容量二百 千瓦的現場型產品，十年來約銷售二百五十座。 美國通用汽車自一九六八年製出全球第一款可駕駛的燃料電池車後，燃料電池科技 之開發便領先群倫。二千零五年底特律北美國際汽車展展出氫動力車 Sequel，為全球燃 料電池車中扭力最大的氫動力車。(尤如瑾等，2005) 目前美國能源部的研發重點轉為利用質子交換膜燃料電池（PEMFC），開發氫能 電動汽車，以及利用固態氧化物燃料電池（SOFC）研製五千瓦發電機組。美國的福特 與通用車廠都參與汽車計畫，希望在二零一零年後能推出商品化的燃料電池汽車，同時 另有六個團隊加入發電機研發計畫。 燃料電池產業領導廠商中美國佔有多數，包括 Plug power 為小型定置型燃料電池 系統領導廠商，亦有 ATR(Auto thermal reforming)燃料重組技術。UTC 自一九六零年開 發燃料電池應用於太空科技，為商業、運輸車輛、太空和國防支領導廠商。Fuel cell Energy 致力於開發高效率燃料電池定置發電系統，為定置型 PEM 燃料電池系統領導廠商。 Daimler Chrysler 為燃料電池汽車技術開發先驅，至今已擁有超過一百台燃料電池車於全 球進行道路測試。General Motor 研發項目涵蓋整個燃料電池汽車產業價值鏈，二零零 二年發表 Hy-Wire 燃料電池車。(尤如瑾等，2005)
根據市場研究機構 Frost & Sullivan 的最新報告，全球性的綠色能源風潮為亞太區 的燃料電池(fuel cells)市場注入動力，該區域光是固定式燃料電池(stationary fuel cells)的 市場規模，就可望在二零一五年達到十九億美元。
該機構並指出，大多數亞太區市場計劃在二零二零至二零二五年間，讓可再生能源 在總應用能源中的比例達到百分之八至二十。積極的可再生能源利用率目標，以及來自 各國政府支持、地理優勢條件等的助益，讓該區域成為設置可再生能源發電廠、或是開 發燃料電池的適合地點。
Frost & Sullivan 的報告顯示，亞太區固定式燃料電池市場二零零八年的營收規模為 一億四千兩百萬美元，估計該數字在二零一五年可達到十九億美元。同時該區域可攜式 燃料電池市場營收在二零零八年為一百萬美元，估計到二零一五年可達到一千兩百萬美 元規模。 過去幾年來，全球加緊推動綠色能源技術；而《京都議定書》的節能減碳共識、各 國政府的降低排放量目標，以及各種綠色科技的研發，都是促使亞太區採用更新穎、潔 淨技術的動力。燃料電池只是其中的一個例子。
燃料電池目前能維持其市場地位，主要力量是來自各國政府的補助、鼓勵與優惠政 策；而燃料電池最終是否會成為電力來源的選項，端看地方政府如何積極且有效率地行 銷該技術。
在日本，該國的產經省(Ministry of Economy, Trade and Industry，METI)正在執行一 個長期性的車用與家用燃料電池推廣計畫。二零零九年該計畫已經來到第三階段，也就 是燃料電池的商業化，目標是為該技術營造健全的市場條件，激勵大量的採用率。
同時韓國的知識經濟部(Ministry of Knowledge Economy，MKE)也在擴大支援燃料 電池的試驗與推廣，希望能激勵相關技術的採用。至於澳洲、紐西蘭以及東南亞數國， 則仍在燃料電池技術推廣的籌劃階段；其中新加坡、馬來西亞與泰國，正在積極發展燃 料電池的研發能力。 在東南亞地區，跑在最前面的是新加坡，其政府致力使該國成為區域性的燃料電池 技術研發與應用中心；不過大多數其他國家對燃料電池的需求仍然有限，主要是各地方 政府並未提供充分的支援，以及礙於該技術的高開發成本。 整體看來，與柴油、天然氣引擎或發電機組等技術較成熟的產品相較，燃料電池目 前仍處於較不利的競爭地位；因此，除了需要取得技術進展，燃料電池業者也得積極教 育客戶與消費者，讓他們了解燃料電池技術的好處。
Frost & Sullivan 分析師 Irina Sidneva 認為，燃料電池的成本必須降低十倍、運轉壽 命必須延長兩倍，才有進軍大量市場的競爭力。此外該機構預測，固定式燃料電池在亞 太區的大量採用，將從二零一五年開始，至於可攜式燃料電池大量採用的時間點則是會 在二零二零年。(Julien Happich 2009/12) 表 2-2 2006 年全球前六大燃料電池領導廠商 廠商 國家 燃料電池產品線 全球營收 市占率（%）
UTC Power 美國 PAFC-大型發電系統（200kW ，自 1991 銷售 260
台以上）、AFC-太空梭、PEMFC-小汽車、巴士 14.3 Ballard Power System 加拿大 PMFC-汽車、定位型發電系統 8.8 Hydrogenics 加拿大 H2：產氫設備 6.4 FC：測試設備、診斷測試服務、PMFC-備用電源、 利基型訊輸工具 Sicemens 德國 PMFC-潛水艇、SOFC-發電系統 6.0 FuelCell Energy 美國 MCFC-大型發電系統（300kW） 5.5 SOFC-大型發電系統（MW） coal-based Teledyne 美國 PMFC APU、定位型發電系統、測試設備 4.8 (資料來源：Freedonia; 工研院 IEK 2007/06)
2.2.3 燃料電池專利概況
依 Cleantech Group 之 Clean Energy Patent Growth Index 於二零一零年三月統計 美國專利申請顯示，如表與圖，二零零二至零九年在專利競爭方面，美國、日本、德國 為前三大申請國家，燃料電池專利分别占全球百分之五十、三十、八，三國總體約占全 球的百分之八十八；接下來四至六名為加拿大、韓國、台灣、英國等，申請的燃料電池 專利分别占全球百分之三、三、一、一。其中，美國境內主要領先州分別為：密西根州 百分之二十九、康乃狄克州百分之十二、紐約州百分之十二、加州百分之十一。 表 2-3 2002~2009 年累計燃料電池專利佔有率依國家、地區別計算 累計排名 國家 申請比例(%) 1 美國 50 2 日本 30 3 德國 8 4 加拿大 3 5 韓國 3 6 台灣 1 7 法國 1 8 英國 1 9 其餘國家、地區 3 (資料來源：Clean group 2010/03/09) 表 2-4 2002~2009 年累計前 10 大燃料電池專利企業 累計排名 公司名稱 國籍 週期 累計專利數 2002~2007 2008 2009 1 HONDA Motor 日本 240 49 55 344 2 General Motors 美國 197 48 54 299 3 UTC Fuel Cells 美國 155 13 8 176 4 Ballard Power Systems 加拿大 159 1 4 164 5 TOYOTA J.K.K. 日本 78 23 40 141 6 NISSAN Motor 日本 88 19 24 131 7 PLUG Power 美國 94 5 4 103 8 MATSUSHI E.I. 日本 67 15 0 82 9 DELPHI Technologies 美國 63 8 7 78 10 SAMSUNG SDI. 韓國 21 17 35 73 資料來源：Clean group 2010/03/09;本研究再整理並加入企業所屬國籍 從企業層面看，依 Cleantech Groupy 資料，如表 2-4，二零零二至二零零九年燃料
電池專利最多的十大企業中，四家來自日本，四家來自美國，加拿大與韓國各有一家進 榜；本田汽車排名第一，通用汽車排名第二，韓國三星近幾年急起直追。其中，從表中 看出近幾年專利申請主要來自汽車產業，可預期燃料電池車大量上市的機會越來越高。 依照中國國家知識產權局公布的二零零八年資料，從專利的覆蓋廣度、應用深度 看，形成完整産業鏈、具有系統化燃料電池技術開發、應用能力的國家主要有六個：日 本、美國、韓國、德國、中國、法國。其中，日本的技術實力最强。 燃料電池專利部署日、韓、歐、美地區在中國公開燃料電池專利超過一百件的企 業超過十家，超過四百件的企業超過四家。大企業主導的國外至中國專利申請已經在數 量上遠遠超過中國科研單位主導的本土專利申請。中國燃料電池行業的發展仍較為落 後，專利數量也較少，公開相關專利超過一百件的企業僅一家；超過十件的也不超過二 十家。例如，中國著名燃料電池企業武漢理工新能源公司、江蘇華源氫能公司、北京金 能燃料電池公司、北京飛馳綠能電源公司、上海攀業氫能源科技公司分别僅公開相關專 利一件、三件、五件、九件、十件。而上市公司如佛山塑料集團股份有限公司、上海同 濟科技實業股份有限公司分别公開相關專利僅十四件、二十件。燃料電池領域，中國僅 有少數企業公開的專利接近或者超過一百件。例如，遼 寜新源動力公司、上海燃料電池 汽車動力系統公司、上海神力科技公司公開的相關專利分别為九十一件、九十七件、三 百一十件。 本田技研工業株式會社。該公司在全球率先推出了氫燃料電池車，其專利部署已經 延伸到大量具體的工藝設計。不過，在核心技術上，本田和其他日本企業一 様傾向於部 署專利牆，或者把圍繞關鍵技術的其他改進或者替代技術路線部署專利。這使其專利數 量大大增加。豐田自動車株式會社。在日本、美國、歐洲、中國等主要市場上，該公司 公開的燃料電池專利數量居世界首位。三星 SDI 公司。在方法、系統、 産品各方面，該 公司公開了大量上下游專利技術。美國 UTC 燃料電池有限公司。該公司公開的專利技 術分佈較為廣泛，但是在關鍵技術點上没有像日韓企業那様部署多個專利，形成專利 牆。（知識産權報 魏衍亮） 燃料電池強國日本、美國、韓國和德國所申請的中國專利分別占所有中國專利的百 分之三十、十八、七和四，顯然各國非常重視中國市場。對中國市場的專利從地域分析， 在這些中國企業或個人申請的中國專利中，以上海申請人專利申請量最大，占居中國國 內百分之二十四；北京以百分之十四次之，遼寧和廣東分別以百分之九和百分之八。臺 灣申請了百分之十的中國專利。 國際上對質子交換膜（PEMFC）、直接甲醇（DMFC）、固態氧化物（SOFC）燃 料電池技術最為重視。PEMFC、SOFC 是國際上研發熱情最高的燃料電池技術，而 PEMFC 發展勢頭更為強勁，技術生命週期上，目前都進入第三階段技術成熟期，專利 數量仍在增長，但增幅開始減小，而專利申請人數量開始減少，競爭趨向激烈，進入門 檻提高，小型企業開始退出市場。直接甲醇是質子交換膜技術中的一種，主要應用於可 擕式電子產品，由於可能最先實現產業化，受到國際追捧，目前處於技術成長末期，技 術成熟初期，尚具有很好的成長性。(上海圖書館上海科技情報研究所) 經由上述次級資料顯示及其餘文獻查詢的相關台灣專利佈局上，亞太燃料電池主要
布局於燃料電池機車；思柏科技擁有燃料電池電力感測功率產出控制方法及其應用；勝 光科技，公司提出電路板型燃料電池製造技術，積極開發系統整合與 3C 應用產品。但 台灣專利不管於品質與數量，相較美國、日本、德國、加拿大仍有一段差距，除應積極 持續開發新技術外，更應重視相關的專利布局策略與利基型產品開發，例如：電動機車 與 3C 產品。
2.3 台灣燃料電池產業發展現況
台灣的燃料電池發展，經濟部能源局預期台灣的燃料電池產業發展，在二零一一年 時產值達到新台幣四十億元，二零一六年有新台幣一百三十億元產值，二零二零年產值 目標要接近一千億元，並在國際市場占有率約達百分之五。 另外，能源局計畫，在發展燃料電池產業的同時，台灣在分散式產氫及行動氫源方 面，二零二零年預期可達五十億元產值，使台灣氫能與燃料電池產品技術、產業規模， 在國際也占有重要地位。希望能順應全球新能源技術與溫室氣體減量的發展趨勢，打造 低碳新能源產業，並搶占國際市場，創造產業發展新契機。 表 2-5 台灣氫能與燃料電池產業產值預估 2011 2016 2020 國際市場 占有率 台灣氫能與燃料電池產業產值 40 億 130 億 1000 億 5% 分散式產氫及行動氫源 50 億 資料來源：經濟部能源局 2008 能源局認為，燃料電池產業鏈從上游到下游包括貴金屬觸媒、質子交換膜等、燃料 電池組及其零組件、控制系統與周邊零組件、定置型發電系統、可攜式電源產品、交通 運輸工具等，除了上游原材料技術外，國內產業界擁有豐富的量產經驗與成本優勢，切 入中下游產品市場具有相對優勢，且台灣在發電機、電子資訊與機車等產業已有良好基 礎，導入燃料技術後，具有能源效率與環保特色，產品更具國際競爭力。 目前國內已有三十多家相關研發機構及業者投入相關技術開發，也具有分工雛型並 形成產業價值鏈，包括系統應用業界如亞太燃料電池(電動車載具設計)、大同世界科技 (發電機載具設計)、博研(電動車載具設計)等，關鍵零組件產業包括盛英公司(雙極板)、 漢氫公司(儲氫罐)、亞太燃料電池(儲氫罐、電池組)、大同世界科技(重組器)等。在發電 機應用方面，大同公司主要開發使用甲醇與乙醇重組器的一至五千瓦級發電機，作為緊 急備用與不斷電系統使用，除大同公司之外，真敏國際、亞太燃料電池、博研燃料電池 等公司也在開發氫能的 PEM 燃料電池發電機組；同時台達電子與中科院合作，正在發 展小型特殊用燃料電池電力機組；在燃料電池機車產品開發方面，亞太燃料電池與杜邦 公司建立合作關係，主要在開發 PEMFC 電動機車；另博研燃料電池公司亦投入 PEMFC 電動機車之開發；在 3C 應用方面，勝光科技結合南亞電路板、奇鋐科技與思柏科技組成研發聯盟，開發筆記型電腦用甲醇燃料電池電力組；在氫能技術開發方面，台電公司 與工研院合作建造再生能源製氫展示系統，碧氫科技開發重組型氫氣產生機，漢氫科技 研發與生產合金儲氫罐，同時亞太燃料電池與國外合作也可供應儲氫罐產品。相關台灣 燃料電池產業供應鏈，如圖 2-7。 此外，三福氣體完成一座二十五支組先導型儲氫罐充氫站，在零組件方面，安炬科 技的離子交換膜已經開始提供樣品供客戶測試，異能科技也可生產鹼性燃料電池用的離 子交換膜與空氣極，盛英公司與恩良企業開發複合材料雙極板，高力熱處理可提供板式 熱交換器，台全電機則開發機車用燃料電池系統的鼓風機與水泵等。(經濟部能源局 2008) 圖 2-7 國內燃料電池產業供應鏈 資料來源:工研院 IEK 2007/08
圖 2-8 氫能與燃料電池產業相關廠商 資料來源：經濟部能源局 綠色能源產業資訊網 2010 台灣主要推動燃料電池相關組織如下: 1.台灣燃料電池夥伴聯盟： 國內產、官、學、研各界於二零零一年在經濟部能源局支持下組成「台灣燃料電池 夥伴聯盟」，負責資訊交換、示範推廣、教育宣導、國際合作等產業推動工作，近年更 與美國燃料電池協會（USFCC）建立密切合作關係，以獲取國際燃料電池最新進展資訊。 「台灣經濟研究院」為台灣燃料電池夥伴聯盟的秘書處，主要工作目標即是增進社 會大眾對於燃料電池科技與產業之認識、協助創造台灣發展燃料電池科技與產業的基礎 建設、促進燃料電池科技及產業水平的聯繫以及政策與實務之垂直交流。台灣燃料電池 夥伴聯盟設有數個工作小組，如燃料小組、產業推廣小組、法規及測試小組等，定期召 開工作會議，提供各界分享與交流燃料電池技術與產業發展意見之平台。 2.台北市燃料電池協會 成立宗旨：燃料電池使用過程中不產生污染，應用範圍廣泛，為新世紀之環保能源。 本基金會旨在協助無污染燃料電池在台北市之推廣、研發與應用，以改善台北市空氣污 染之情況。 業務內容：一、舉辦研討會，增進市民對燃料電池等無污染能源之認知。二、發行 刊物、書籍及建立相關網站，宣導並推廣市民對燃料電池之觀念與技術應用。三、蒐集、 分析燃料電池技術研究發展及政策、產業、與商情等資訊。四、推廣台北市燃料電池相 關研究發展成果之智慧財產權保護觀念。五、其他有關推動燃料電池研究發展與應用之
事宜。 3.台灣氫能與燃料電池學會 至二零零九年已舉辦四屆氫能與燃料電池學術研討會。含括全國相關研究團隊的重 要成果。論文主題概分：（一）產業發展議題；（二）產氫與儲氫技術；（三）燃料電 池等。主要建構學術研究與產業交流互動平台，串聯產業整體研發實力。 4. 台灣電池協會 為工研院偕同國內四十餘家電池產業上下游廠商於民國八十五年成立「台灣電池工 業技術發展聯誼會」。於民國九十五年四月聯誼會正式進階為「協會」組織，並更名為 「台灣電池協會」。協會組織架構共分為五個推動小組：標準制定小組、環保推動小組、 技術推動小組、智慧財產運用推動小組、國際合作推動小組，主要與工業局、環保署、 標檢局、消基會及國內外相關協會合作，主要功能為擬訂電池上中下游產業策略及促進 研發聯盟、促進台灣電池產業發展及合作契及資訊、技術與商務意見交換溝通平台建。 另由能源局整理列出台灣燃料電池研發機構與廠商如表 2-6，可清楚了解台灣技術 研發方向。 表 2-6 台灣燃料電池研發機構與廠商 類 別 機構或公司 研究與開發項目 氫能生產與 燃料重組器 工研院材化所 研製甲醇與天然氣重組器 工研院能環所 研製助效式天然氣重組器、電漿重組器與太 陽能產氫技術 核能研究所 研製甲醇與酒精重組器 大葉大學 研製生質原料電漿重組器 台電公司 整合與展示再生能源電解系統 中油公司 整合與展示氫氣生產與加氫站 大同世界科技 研製甲醇重組重組器 碧氫科技 開發甲醇重組製氫系統 全振科技 開發電解製氫機 氫能儲存 工研院材化所 研製合金儲氫罐 工研院能環所 研製鎂系金屬奈米複合儲氫材料與化學儲 氫技術 中科院材料所 研製複材高壓儲氫容器 核能研究所 研製奈米碳管儲氫材料 亞太燃料電池 開發與生產合金儲氫罐 漢氫科技 開發與生產合金儲氫罐及應用產品
三福氣體 開發合金儲氫罐充氫機 氫能應用與 燃料電池 工研院能環所 開發 PEMFC 發電機組與關鍵組件 工研院材化所 開發 DMFC 電力組 中科院材料所 開發 PEMFC 發電機組 核能研究所 開發 SOFC 發電機組與 DMFC 電力組 自行車研發中心 開發 PEMFC 電動自行車 元智大學 開發燃料電池材料與電池組 明道管理學院 研製小型 PEMFC 電動汽車 九豪精密 開發 SOFC 電解質與電極材料 安炬科技 開發離子交換膜與 MEA 勝光科技 開發 DMFC 電池組 盛英公司 開發複材碳板 恩良企業 開發複材碳板 高力熱處理 開發熱交換器 台全電機 開發泵浦與鼓風機，組裝電動機車 亞太燃料電池 開發 PEMFC 電動機車 大同世界科技 開發電力轉換器與 PEMFC 發電機組 資料來源：經濟部能源局 2008/04
2.4 台灣燃料電池產業鑽石模型分析
管理學者麥可波特（MichaelE. Porter）於一九九零年「國家競爭優勢」（The Competitive Advantage of Nations）一書中指出，國家是企業最基本的競爭優勢；國家中 的特定產業與企業能具有超越其他國家競爭對手的能力，除企業本身的努力外，國家優 勢所產生的影響也非常大，政府不但影響企業所做的決策，也是創造並延續生產與技術 發展的核心。因此它使用「國家優勢的鑽石體系」來分析特定國家中產業的國際競爭力。 主要的因素包含： 一、生產因素條件：如人力資源、自然資源、資本、基礎建設等。 二、需求條件：即本地市場對該項產業所提供之產品或服務的需求。 三、支援與相關產業表現：是否具備該產業支援與相關產業，及產業是否具備國 際爭競爭力。 四、企業策略、結構與競爭狀態：包含產業內企業的組織與管理相關條件，以及 市場競爭型態。 五、機會：某些特定的條件，會改變國家的競爭優勢與產業環境。如金融市場匯 率變化、基礎科技的創新、戰爭等。 六、政府：政府透過政策工具與手段會改變產業的競爭環境與條件，如透過補貼 政策將影響到生產因素；而產業發展亦會影響政府投資意願。 上述六種因素構成 Porter 的國家競爭因素鑽石理論模型，如圖 2-9。 圖 2-9 鑽石理論模型 資料來源：Porter, M.E. 1990 以下利用鑽石理論模型分析台灣燃料電池產業： 一、生產因素條件
國家生產因素包括人力資源、自然資源、資本與基礎建設等。首先在人力資源方面， 台灣過去在電機、電子、化工、機械、機電應用與控制等與燃料電池技術相關之領域都 有培養許多優秀的人才。但台灣的燃料電池產業於產業生命週期上仍屬萌芽期，缺乏對 燃料電池政策、研發、經濟與營運等方面的專業人力。但考量台灣的薪資水準與其他國 家，例如美國、加拿大、日本、歐盟各國低，因此整體而言在人力資源因素上仍具備有 相當好的產業發展條件。在資本因素上，金融服務制度完善，企業募資容易。以目前台 灣的整體經濟力量，只要有商機以及合適的營運計畫，在公司資金的籌措上仍不是太大 的問題。 在基礎建設方面，台灣無論在電力、交通、通訊、金融等主要工業生產條件上，都 已有數十年的建設基礎。因此對於燃料電池產業來說，應該具備相當的支持力量。因此 就生產因素來說，台灣在燃料電池產業上已具備相當的產業發展條件。 二、需求條件 因目前世界上燃料電池產品雖有部分商業化產品問世，但尚未有大量成熟的商業的 產品，整體需求尚待開發。但依現階段汽車產業與資訊產品市場龐大，在未來燃料電池 運輸工具、定置型發電設備與可攜式電源其需求已可期待。 整體而言台灣本地的燃料電池市場規模相當有限，無法與歐盟與美國甚至是大陸等 國家相比，由於本地需求規模較小，因此更突顯未來台灣燃料電池產業相關廠商在爭奪 國際市場或大陸市場策略上的重要性。但依照台灣在小型發電機、不斷電系統、電動機 車、電動輪椅、及資訊產品等，已具國際競爭力，有利台灣運用既有的產業優勢，發展 燃料電池下游應用產品。 三、支援與相關產業表現： 台灣過去在電機、電子、化工、機械、機電應用與控制與燃料電池技術相關之產業 上都已有相當的基礎。例如半導體產業、面板產業、發光二級體產業、太陽能產業、資 訊產業、機車產業、汽車零組件產業，因此未來在支援燃料電池產業方面，以具備相當 有利的條件。而從產業群聚的觀點上，台灣於推動產業群聚，先前已有科學園區的成功 經驗，未來可複製於能源相關產業。 現階段台灣燃料電池產業屬於起步階段，因此對於零組件的開發與不同技術領域廠 商間的整合經驗仍然十分有限。而且，目前國內尚缺乏完善的燃料電池產品與零件認證 能力及相關法規規範，對於未來廠商在拓展國際市場上將會形成障礙。 四、企業策略、結構與競爭狀態： 目前國內已有三十多家相關研發機構及業者投入相關技術開發，也具有分工雛型並 形成產業價值鏈，包括 1.系統應用：如亞太燃料電池(電動車載具設計)、大同世界科技(發 電機載具設計)、博研(電動車載具設計)等。2.關鍵零組件：包括盛英公司(雙極板)、漢 氫公司(儲氫罐)、亞太燃料電池(儲氫罐、電池組)、大同世界科技(重組器)等。3.發電機 應用方面：大同公司主要開發使用甲醇與乙醇重組器的一至五千瓦級發電機，作為緊急
備用與不斷電系統使用，除大同公司之外，真敏國際、亞太燃料電池、博研燃料電池等 公司也在開發氫能的 PEM 燃料電池發電機組；台達電子與中科院合作，發展小型特殊 用燃料電池電力機組；4.燃料電池機車：產品開發方面，亞太燃料電池與杜邦公司建立 合作關係，主要在開發 PEMFC 電動機車；另博研燃料電池公司亦投入 PEMFC 電動機 車之開發；5.3C 應用：勝光科技結合南亞電路板、奇鋐科技與思柏科技組成研發聯盟， 開發筆記型電腦用甲醇燃料電池電力組；6.氫能技術開發：台電公司與工研院合作建造 再生能源製氫展示系統，碧氫科技開發重組型氫氣產生機，漢氫科技研發與生產合金儲 氫罐，同時亞太燃料電池與國外合作也可供應儲氫罐產品。台灣相關發展可見上節所述。 台灣廠商未來在發展燃料電池產業時，可以建立自主品牌或與國際大廠合作進入全 球燃料電池產業鏈，雖然策略雖然自主性高，可擁有較豐厚的獲利空間，但卻必須面對 國外強力對手的競爭，風險自然提高，以現在台灣相關燃料電池技術開發落後且市場規 模小，建立自主性品牌阻礙高，而透過與國際大廠合作，應用台灣中小企業對應市場靈 活度高，少量多樣化規格產品開發及製造能力強具有優良的品質與製造成本，可增加切 入國際大廠零組件的供應鏈機會。 五、機會： 有鑑於京都議定書二零零五年二月十六日生效，歐、美、日等主要國家實施二氧化 碳排放減量，且先進國家獎勵燃料電池使用，提供稅抵減及購買設備補助，積極推廣市 場應用，而現今全球電力自由化下分散式電源需求擴大，全球對燃料電池產品需求成長 快速，這些導因，有助於低汙染、低排放之氫能與燃料電池發展，包括燃料電池運輸工 具、定置型發電設備發展。隨著通訊三 G/四 G 手機時代來臨，手持行動裝置在提供更 多資訊擷取與影音娛樂功能下，對長效電力需求大幅升高，此部分也將提供攜帶式燃料 電池發展機會。而對於台灣，透過兩岸政經關係改善，未來大陸市場及需求均大，台灣 可善用兩岸合作，有利於燃料電池市場的擴展。 六、政府： 台灣近年來政府大力推動相關能源產業發展，二零零九年六月「再生能源發展條例」 中已規範使用再生能源的補助條例，其中第十條：「中央主管機關得考量下列技術之發 展潛力，訂定示範補助辦法一、太陽光電發電。二、氫能及燃料電池發電。」。二零零 九年七月起，能源局針對國內企業建置「燃料電池發電系統」示範運轉提供經費補助， 並委託工研院及中華經濟研究院成立「燃料電池示範運轉與推動辦公室」，協助執行相 關補助申請作業。且台灣地區於二零零九年十一月二十六日通過「再生能源基金收支與 管理辦法」，包括再生能源電價之補貼、再生能源設備之補貼、再生能源之示範補助及 推廣利用、再生能源發展之相關用途，此政策雖以開始實施但其投入規模與執行成果尚 須政府單位評估其執行成效。 政府雖已投入資源於燃料電池產業發展，但因整體進展仍落後各先進國家，包括投 入研發的金額，相關補助政策，甚至是示範運行的推動；整體而言，推動燃料電池產業 發展仍須政府制定相關政策提升台灣燃料電池產業競爭力。
2.5 主要國家燃料電池產業政策
透過初級與次級資料收集，包含相關報刊雜誌、資料庫、廠商資訊、各國政府機構及 相關專業網站、研討會資料，蒐集相關國家推動政策以供台灣發展之參考。2.5.1 美國
1990 年 10 月 布希總統簽署清潔空氣法嚴格規定了汽車排放的標準，同月加州政府 也有了新的規定，即要求汽車製造商在加州銷售的車輛中百分之二必須是零排放 車輛，於當時僅只有純電動汽車才可能達到零排放車輛的要求。加州從 1990 年開 始立法推動零排放車輛計畫 (ZEV)，首先針對汽油車種的改善，逐漸擴及柴油卡 車與巴士，並鼓勵發展電動車與燃料電池車。 1991 年 1 月 美國先進電池聯合會成立，成員包括美國三大汽車製造商(福特、通用 和克萊斯勒) 以及美國電力研究院、美國能源部，正式開始政府與企業聯合開發電 動汽車的新時期。 1992 年 麻州和紐約州正式採用了加州零排放車規定，同年布希總統正式簽署能源 政策法案。根據此法案，聯邦政府將第一筆經費撥給國防部從事 EV/HEV 的研發 和示範。 2002 年 針對燃料電池汽車實施稅收減免有兩種情況：一種是依車總重的稅收減 免，適用所有的燃料電池汽車，包括輕型、中型和重型燃料電池汽車；另一種是 基於燃料經濟性標準的稅收減免額，只適用車總重八千五百磅以下的乘用車和輕 卡燃料電池汽車。購買符合條件的輕型燃料電池汽車可獲得最高爲 八千美元的稅 收減免，二零零九年十二月三十一日之後，這一數額將降爲 四千美元。稅收減免 同樣適用於中型和重型燃料電池汽車。車輛製造商必須按照一定的程式，向國內 稅務局（IRS）證明其車輛滿足申請稅收抵免的條件。該項稅收抵免於二零壹四年 十二月三十ㄧ日終止。 2002 年 美國能源部提出《向氫經濟過渡的 2030 年遠景展望報告》。美國能源部實 施「自由汽車計劃」和「氫燃料導入計劃」，以支持氫能和燃料電池及燃料電池 汽車研發與示範。 2003 年 起開始實施的「自由汽車計劃」，預計五年內投入十二億美元。目標為研 發出具市場價值的氫燃料電池車輛。 2005 年 8 月，美國國會通過了新的能源法案，氫能被列入主流能源選擇之一，並將 至二零二零年時投入三十七億美元用于氫能的研發、示範和稅收優惠。《能源政 策法》，將發展氫能和燃料電池技術的有關專案及其財政經費權額度明確寫入法 中。迄今，美國擁有較完整的推進氫能發展的國家法律、政策和科研計劃體系， 以引導能源體系向氫能經濟過渡。 2008 年 10 月 3 日，美國國會通過並有布希總統簽署關於燃料電池的爲期八年新增 投資賦稅優惠政策法規（Federal Fuel Cell Tax Incentives），此項賦稅優惠政策已 經列入二零零八年緊急經濟穩定法案。此項長期投資賦稅優惠政策將加快燃料電 池商業化進程。 2009 年 美國能源部(DOE)將撥款二十四億美元補助企業相關技術研發，共計有一 百六十五家企業申請補助。此項家用及商用投資賦稅優惠政策主要內容如下：1.商 用資産所有人：採購達到三千美金/千瓦享受百分之三十的賦稅優惠。其單個燃料 電池容量不得小於零點五千瓦。此政策有效期至二零壹六年十二月三十一日。電 能使用需超過總能耗百分之三十。賦稅補貼可以頂替「替代式最低稅負」。可以 用稅負補貼抵扣部分稅務負債。2.非商用資産所有人：採購達到一千美金/千瓦享 受百分之三十的賦稅優惠。單個燃料電池容量不得小於零點五千瓦。此政策有效 期至二零壹六年十二月三十一日。電能使用需超過總能耗百分之三十。賦稅補貼 可以頂替替代式最低稅負。可以用稅負補貼抵扣部分稅務負債。 加州政府有關燃料電池車輛的推動措施主要有兩項，其一為經由加州燃料電池夥伴 聯盟進行示範運行與推廣教育，另一為利用氫能公路計畫(Hydrogen Highway)，希 望在二零一零年以前建立兩百個加氫站，完成燃料周邊系統的先期建設，導引氫 能與燃料電池的發展與應用。加州在複合電動車的推廣情形相當成功，每輛車大 約賣價兩萬美元，較傳統汽油引擎車多出四千美元，但政府提供兩千美元補助。 加州政府協助成立定置型燃料電池協會，目的為討論該州面臨的能源問題、推展清 潔與高效率的發電設備，以及協助加州符合經濟發展的需求。目前該協會的主席 由空氣資源局 (ARB) 的 Alan Lloyd 博士與國立燃料電池發展中心 (NFCDC) 的 Scott Samuelsen 教授共同擔任，執行秘書為 ARB 的 Ronald Friesen，廠商代表為加 州燃料電池製造商聯合會的 Loren Kays，會員包括許多政府相關部門與廠商。
2.5.2 加拿大
2000 年 起加拿大聯邦政府平均每年投入兩億多加元用於支持該領域的研究開發和 應用示範，人均研究開發經費十萬加元以上。加拿大氫能與燃料電池應用示範項 目主要分為四類：第一類：移動式電源，占百分之三十四，主要為汽車等移動設 備提供動力。第二類：定置型電源，占百分之十七；主要用於為居民社區和醫院 等設施提供動力。第三類：可攜式電源，占百分之十四，主要為筆記型電腦、手 機等可攜式裝置提供動力。第四類：基礎設施建設，占百分之三十五，主要包括： 製氫、儲氫和加氫設備等。 2003 年 加拿大於官、產、學、研多方合作的基礎上提出了「加拿大燃料電池商業 化發展路線圖」。首次就加拿大氫能與燃料電池技術領域的商業化發展做出了系 統的規劃。 2004 年 加拿大聯邦政府成立了由二十多個政府部門和有關機構組成的「氫能與燃 料電池委員會」負責組織、領導和協調加拿大氫能與燃料電池的研究開發和商業 化進程，推動加拿大氫能經濟的發展。 2004 年 加拿大政府提出了「加拿大氫能經濟發展路線圖」。該路線圖就加拿大氫 能經濟的發展如何克服技術挑戰，如何加速氫能與燃料電池技術的商品化、產業 化和發展氫能經濟基礎設施做出了總體的規劃和部署，提出了由多個政府部門和 機構負責組織實施的三個氫能發展計畫。這三十二個計畫的內容包括：基礎研究、產品開發、應用示範、政府採購、產業政策、科普及公眾教育等各個層面。目前， 由加拿大聯邦政府資助的氫能與燃料電池計畫已經從二零零四年的三十二個增至 五十個。 2004 年 加拿大政府在宣佈啟動三個國家氫能技術應用示範工程： 一、卑詩省的氫 能高速公路應用示範工程。二、大多倫多地區的氫能村應用示範工程三、卑詩省 的氫能與燃料電池汽車應用示範工程。 2004 年 加拿大總理宣佈建立氫高速公路，計畫在溫哥華和維斯勒之間建設由加氫 站連接的高速公路，並在溫哥華冬奧會時開通。 2007 年 1 月簽訂「中加兩國政府間科技合作協定」，能源領域已被納入中國、加 拿大科技合作的優先合作領域，中加兩國正在按計劃分批受理專案申請。 2007 年 11 月中國科技部正式宣佈啟動「可再生能源和新能源國際科技合作計畫」。 「科學研究和實驗發展計劃」為聯邦政府設立的項目，主要鼓勵商業，包括中小 企業和新創公司，研究先進技術發展新產品和改進產品。對企業的研發費用給予 可退還的或不可退還的稅收抵扣。對于加拿大管理的民營公司的研發支出給予百 分之三十五的稅收抵扣，給予非成員百分之二十的稅收抵扣。所有公司都能獲得 長達二十年的稅收抵扣。 加拿大卑詩省於燃料電池研發項目方面提供優惠為稅收抵免政策。這些抵免用做建 立研發基金，同時鼓勵企業在省內建立自己的基金。卑詩省也有類似的稅收鼓勵 措施，符合條件的企業在接受「科學研究和實驗發展計劃」稅收抵扣的基礎上還 可以獲得百分之十省收入稅的抵扣；在卑詩省「國際金活動法案」中，對于符合 條件的公司和專家給予所得稅減免優惠。除此之外，卑詩省政府還有小企業風險 投資法、雇員投資法、社會服務稅法等鼓勵措施，從投資、稅收、人員等各方面 為先進能源產業的發展提供支持。
