我國燃料電池之技術發展與推廣評估規劃

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

我國燃料電池之技術發展與推廣評估規劃 研究成果報告(完整版)

計 畫 類 別 ： 個別型

計 畫 編 號 ： NSC 99-2623-E-011-004-ET

執 行 期 間 ： 99 年 01 月 01 日至 99 年 12 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學通識學科

計 畫 主 持 人 ： 林瑞珠 共 同 主 持 人 ： 胡均立

計畫參與人員： 博士班研究生-兼任助理人員：李燕婷 博士後研究：蘇威年

處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 100 年 03 月 26 日

行政院國家科學委員會/經濟部能源局

「能源科技學術合作研究計畫」成果報告

我國燃料電池之技術發展與推廣評估規劃

計畫類別：■ 個別型計畫 □ 整合型計畫 計畫編號：NSC 98-2221-E-212-021

執行期間：99 年 01 月 01 日至 99 年 12 月 31 日 計畫主持人：林瑞珠

計畫參與人員：蘇威年、李燕婷

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)： □ 精簡報告

█ 完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究 計畫、列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

□涉及專利或其他智慧財產權

□一年□二年後可公開查詢

執行單位：國立台灣科技大學

中 華 民 國 99 年 12 月 31 日

摘要

我國經濟部能源局已擇定太陽光電、LED 照明光電與氫能與燃料 電池作為新兆元能源產業中三項優先發展項目。同時於民國 98 年全國 能源會議中，將燃料電池之研發、應用與推廣等列入新能源科技發展 的項目，預計於四年間投入經費新台幣 500 億元，政府於『綠色能源 產業旭升方案』中，揭示建設台灣成為全球燃料電池系統組裝與生產 基地。

然因燃料電池成本偏高，在後續的示範運行與推廣上均需要政府 政策持續性的支持。有鑑於此，本計畫之執行先以國際(美國、歐盟、

日本、中國)的示範驗證經驗之蒐集，美國設立加州示範園區，以推廣 燃料電池汽車商業化，並以透過政策提高汽車的替代性燃料；歐盟則 透過燃料電池使用態樣區隔出各類計畫，其中 HyCHAIN

MINI-TRANS 計劃中涵蓋小型載具、儲氫罐設備等，與台灣的現況有 類似之處值得台灣參考；日本燃料電池進入實用化階段，除了轉換效 率持續提昇，其補助方案亦相對多元，JHFC PARK 將致力於把燃料電 池與民眾的生活結合，以提高民眾對燃料電池系統接受度；中國政府 受聯合國開發計畫署及全球環境基金會支助展開中國燃料電池公共汽 車商用化示範項目，主要目標為提高燃料電池技術，藉產業調整振興 規劃細則，限定新生產汽車中於 2012 年節能與新能源汽車達 10%佔 有量，以及推動相關補助措施，期改善石化燃料高排碳問題，各地方 政府參與十城千輛示範運行推廣，於奧運與世博會展示研發成果。

結合目前國內示範驗證推廣現況的分析，從台灣廠商在台灣與美

國的專利佈局情形，審視台灣相關產業現有的技術利基，及未來可能

的發展方向，對照國內的示範現況與政策方向，期能對於產業的發展 與推廣，找出合適的定位與方向。透過盤點得出台灣主要研發能量能 以學研界為主，可鼓勵產學合作與技術移轉、智財發展與共享，利用 政府明確能源政策與溫室氣體減量目標，將有助於廠商、國際大廠釐 清投資方向，以及促進綠能產業的整體發展，並建議依再生能源發展 條例第十一條之規定，授權中央主管機關訂立示範補助辦法，利用階 段性的推廣措施，提高應用範圍，藉由公部門率先示範，同時進行產 業的整合與相關標準的制訂，搭配適當政策誘因或管制，形塑有利的 發展條件，及善用台灣與中國的地緣與文化接近優勢，研議共同標準 與驗證帄台的可行性，同時藉由逐步開放國際參與國內示範計畫，有 利於國內產業的資源整合與國際接軌，續行利用台灣發展品牌與通路 的經驗，區隔大陸以製造為主的產業模式，可提昇廠商的全球競爭力。

另外，借鏡各國目前示範運行的經驗以及政策工具的使用績效，作為 我國推廣評估的基礎。最後本研究也針對目前國內燃料電池的示範推 廣活動，作了檢討與建議，期能加強大眾推廣教育，也盼望政府未來 延續此立意良善的示範推廣活動，由目前據點式的示範，逐步推向較 大區域的運行，引導產業逐步邁向既定的商業應用目標發展。

關鍵字：燃料電池、專利盤點、技術推廣、能源政策

Abstract

The MOEA Bureau of Energy selected solar photovoltaic, LED lighting and photonics, hydrogen and fuel cell as three major “New Trillion” energy industries to be built up preferentially, after evaluating principles of energy contribution, industrial benefits and technology

advancement. Based on the policy, the National Energy Conference held in 2009 also put the R&D, deployment and promotion of the fuel cell and hydrogen internal combustion technologies on the list of new energy technology projects. Thereafter, it's illustrated in “the Dawning Green Energy Industry Program” that the government will invest NT$50 billion over four years so as to establish Taiwan as the global system assembly and manufacturing base of fuel cells.

Due to higher cost of fuel cell, the deployment and popularization of the technology require the full support from the government. As a result, this research rolls out first by reviewing the lessons learned in

international (US, EU, Japan and China) demonstration activities of hydrogen and fuel cells. A wide range of fuel cell vehicles have been deployed in the demonstration park in California to facilitate the commercialization of the technology. In Europe, the HyCHAIN MINI TRANS program covers various means of transportation powered by hydrogen tanks and these vehicles are all used in the “last mile” to connect with existing mass transportation systems. The activities in Japan have made significant progress by advancing the fuel cell micro-CHP systems into thousands of families. In addition, the JHFC Park has also

demonstrated the close link between fuel cell technologies and the public’s

lives. The fuel cell vehicles were successfully deployed in the Beijing

2008 Olympic Games and Shanghai Expo 2010 in China. On the other hand, new regulation has been imposed to encourage that 10% of the new produced cars by 2012 should be powered by or from new or renewable energies.

In terms of Taiwan’s existing fuel cell technology and their

development conditions, patent analysis based on the patent databases in the USA and Taiwan has been conduced. Patents owned by Taiwanese companies and organizations were compared with foreign counterparts in other countries. Next, taking the international experiences on fuel cell demonstration projects as examples, and referring to the requirements of industries, this research concludes with some recommendations that may specifically fit the needs of Taiwan. The cooperation and technology transfer between the industry and the academia can be further encouraged to make the best out of the R&D results and potential owned by different institutions. While trying to avoid creating substantial impact on the governmental finance, also, taking into consideration the development potential of fuel cell technology as well as its influence on the electricity price, the government administrative should, subject to the Article 11 of the Renewable Energy Development Act, promulgate the incentive and/or compensation regulations to support the demonstration plan by stages. The market demand will be stimulated and promoted by increasing

demonstration projects. We should also consider the feasibility of taking part in the following demonstration and deployment in Mainland China and proposing jointly common standards. By inviting international partners to join Taiwan’s demonstration in future, it will facilitate the integration of local industries and benefit our competitive edge worldwide.

To develop high quality products with own brand and distribution

channels are also important for local companies to distinguish themselves

from the growing competition of cheap manufacturing in the near future.

This report also reviews progress in the existing demonstration activities in Taiwan and proposes a few suggestions in the hope of enhancing the growth of related industries towards planned targets.

Keywords: Hydrogen Energy, Fuel Cell, Patent Analysis, Technology

Development and Deployment, Energy Policy

目錄

摘要 ... II ABSTRACT ... IV

一、 前言 ... 8

二、 研究目的與方法 ... 9

三、 文獻探討 ... 12

1.國際燃料電池市場趨勢 ... 12

2.國內外示範驗證與推廣計畫 ... 16

甲、國際相關示範與推廣計劃 ... 16

乙、我國示範運轉與推廣現況 ... 23

四、 專利盤點結果分析 ... 28

1.美國專利資料庫檢索 ... 28

2.中華民國專利資料庫 ... 30

五、 結果與討論 ... 35

六、 結論 ... 41

七、 計畫成果自評 ... 42

參考文獻 ... 43

一、 前言

經濟部能源局依照能源貢獻度、產業發展效益及技術前瞻領先等 原則，篩選出太陽光電、LED 照明光電、氫能與燃料電池等三項為最 優先納入新兆元能源產業。相對於其他再生能源，氫能雖非直接電能 來源，而被視為是一種能量載體；如果結合燃料電池即可將化學能轉 化為電能，因為燃料電池的特徵為能源效率高，如果結合反應熱能的 捕捉、回收與應用，則具備能量儲存與應用的多元可能性，同時整體 的效益或將勝過許多燃油或燃煤的發電或動力裝置，同時也能有效降 低二氧化碳與其他溫室氣體的排放量；這些特色正是氫能與燃料電池 之潛力所在。再者，燃料電池可於各地區導入分散型發電、再利用各 種資源來發電，這些特徵都使它適合作為循環型社會的核心能源[1]。

是以，經濟部於 98 年 4 月召開的全國能源會議中將儲氫技術、產 氫技術、運送技術及氫能載具以及燃料電池與氫內燃機之研發、應用 與推廣等列入新能源科技發展的項目中[2]。隨後在提出的『綠色能源 產業旭升方案』中亦宣示，四年投入 500 億經費於數個主力與潛力綠 色產業，預期創造總產值 1 兆 1,580 億元，提供 11 萬人就業，以建立 台灣成為世界燃料電池系統組裝與生產基地[3]，並實際推動燃料電池 與氫能實證計畫，成立燃料電池示範運轉與推動辦公室[4]，協助執行 相關的補助申請作業，希望藉此示範驗證計畫，協助業界提升技術能 量，並整合國內產業。

本文之撰寫擬透過國際示範驗證經驗與專利與技術分析以觀察我

國燃料電池之技術現況，並就如何導入政策工具，以發展相關產業提

出建議。

二、 研究目的與方法

燃料電池是以氫能為主要燃料，透過氫與氧的結合，直接將化學 能轉換成電能，反應過程零污染、零排放，相當環保，可避免二氧化 碳的排放問題；而且相較於火力發電等其他能源，燃料電池的能源轉 換效率高，可高達百分之三十的發電效應，若再加上熱回收再利用部 份，其能源使用效率可達 70%以上，特別適合分散式能源供應概念，

尤其是在地狹人稠的台灣，更適合應用燃料電池。

如何以國際技術與科研發展趨勢來發現可能之推動方向？如何以 國際產業之可能脈動來圈定可能的新興產業價值鏈及其所賴科技及政 策工具？除需透過釐清國際間的主導國家、企業與推動策略並比對我 國的技術水帄、產業銜接國際新興價值鏈之契機以及既有政策，進而 提出我國可以重點投入之處並評估其可能效益外；並應採行開放式創 新模式，就標定發展範圍，藉技術分析、產業分析與投資效益評估，

標定我國技術開發與產業發展方向，進而擬定政策目標與政策工具並 完善法規環境。

專利連同研發投入經費、專利產出、專利引證等在經濟相關文獻 中，常被視為創新績效之指標，也被大量的應用於公司價值評估[5]。

但是實際上，開發中國家與先進國家的產業策略不同，而每家公司因

為商業模式的關係，其研發策略也會有差異；在不同的產業裡，例如

製藥業或運輸業，彼此間亦有不同的研發管理模式，如將專利申請或

產出作為國家創新能力的指標，恐有失當之虞[6]。不過，專利本身是

富含情報的技術文件，能夠提供技術變陏中最豐富的價值情報[7]，因

此，基於對未來市場的了解與技術應用的特性，本文擬透過專利檢索

加以觀察我國燃料電池產業，呈現相關技術發展的現況，進而檢視我

國對燃料電池政策的定位與發展方向，進一步探討如何導入政策工 具，並提出針對產業現況建議。

是以，本計畫將先探討國際燃料電池市場趨勢，以及國外示範驗 證與推廣計畫的策略概況，窺探相關示範推廣經驗，藉以觀得我國示 範運轉與推廣現況，吾等另就專利技術分析，得確實掌握我國燃料電 池當代的技術現況；蓋專利指標在經濟相關文獻中被視為較創新績效 之適當指標，也被大量的應用 。基此，若以中華民國與美國專利與商 標局(USPTO)公開核准專利資料為例，針對氫能與燃料電池的技術領 域，篩選以台灣為專利申請國家，同時逐一進行專利內容檢閱與分類，

以便了解目前台灣產官學研界所擁有的專利分佈情形以及可能的較具 競爭力的技術領域。

本計畫之執行先以國際(美國、歐盟、日本、中國)的示範驗證經驗 之蒐集，結合目前國內示範驗證推廣現況的分析，另外從台灣廠商在 台灣與美國(未來可能之最先成熟的市場)的專利佈局情形，審視台灣 相關產業現有的技術利基，及未來可能的發展方向，對照國內的示範 現況與政策方向，期能對於產業的發展與推廣，找出合適的定位與方 向。在燃料電池之技術發展部分，使用以專利盤點為核心的跨科技研 究方法，以『燃料電池』為主要關鍵字，並針對四大技術檢索質子交 換膜燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池(DMFC)、固態氧化物燃料 電池(SOFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MAFC)；並在欄位檢索專利名稱 或摘要或申請專利範圍，以國內外主要國家等專利權人為研究對象，

專利資料庫則選擇美國專利資料庫 (USPTO)核准專利、中華民國專利 資料庫公開與公告專利，進行觀察。依據技術盤點結果，本計畫將再 透過科技水帄及經濟量化指標為基礎進行政策分析法學的應用分析。

其主要步驟為： （1）界定目標（思考之目標） ； （2）檢視過往的發

展趨勢(passed trend)； （3）分析可能之變數（此屬科學思維） ； （4）預 擬未來之可能發展；及（5）替代政策之探討與評估。希望透過蒐集分 析各國（如:歐、美、日及中國大陸）對於燃料電池應用產品的示範推 廣作法，並提出適合國內環境與條件的作法建議。

圖 1 本計畫所運用的研究方法示意 國際示範驗證

與推廣經驗

國內執行 現況檢討 專利盤點

與分析

國際示範驗證 與推廣經驗

國內執行 現況檢討 專利盤點

與分析

研究方法

三、文獻探討

1.國際燃料電池市場趨勢

根據 Fredonia Group ,Inc.預估現今至未來 2018 年的燃料電池趨勢

報告，目前全世界燃料電池投入研發支出的金額，由圖 2 所示，商用

規模僅占其中不到 10%，且由圖 3 可得，未來燃料電池市場主要由美

國、西歐、日本等大國所主導與創造，但預估 2018 年的市場需求可達

51 億美元(33.6%)，相較現今成長五倍之多，另一方陎，圖 4 顯示在

2018 年，全球主流的燃料電池技術，依序以質子交換膜(PEMFC)、直

接甲醇(DEMFC)、熔融碳酸鹽(MCFC)及固態氧化物(SOFC)燃料電池

為主，圖 5 則依照常見輸出功率與應用溫度，整理成多種常見燃料電

池特色。圖 6 則是在熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固態氧化物燃料

電池(SOFC)、質子交換薄膜燃料電池(PEMFC)與直接甲醇燃料電池

(DMFC)依照應用領域的差異，所作的概括性應用分類，不同的燃料電

池因為工作原理與特性，各有其適合的應用範圍。一般而言，還是以

質子交換薄膜燃料電池(PEMFC)與直接甲醇燃料電池(DMFC)為較普

遍，對台灣產學研界而言，也是比較熟悉的技術領域；相對而言，台

灣的固態氧化物燃料電池技術，則能侷限於研發階段，且能量偏向於

研發資源較豐富的大型法人研究機構。在市場應用部分，未來大型發

電為主要需求，定置型與可攜式發電相對有快速成長的趨勢，如圖 7

所示。

圖 2 全球燃料電池市場規模預測

圖 3 各地區燃料電池市場分布比例預測

圖 4 各種燃料電池技術之市場比例預測

圖 5 各種燃料電池技術特性

圖 6 各種燃料電池的主要應用

圖 7 全球燃料電池各種應用分布預測

根據該市場趨勢報告，燃料電池在航空與車輛的應用，將會持續 增加到 2013 年；可攜式電子產品市場將在 2020 年有強烈的需求；在 較低溫度運轉以及目前為止可提供高能量密度的 PEMFC 技術，預估 在 2014 年前，都仍可以維持市場主流的地位。將燃料電池運用在可攜 式電子產品及發電裝置的需求將會日漸快速增加，並帶動 DMFC 技術 的發展。[8]

根據 2008 經濟部能源局調查指出目前我國的氫能與燃料電池產業 (如表 1)，預期從萌芽期發展到 2011 年的新台幣 40 億元、2016 年的 新台幣 130 億元產值，2020 年有接近千億元的潛力，國際市場占有率 約達 5％。另外，在分散式產氫及行動氫源方陎 2020 年預期可達 50 億元產值，使我國氫能與燃料電池產品技術、產業規模在國際上逐漸 占有重要地位。

表 1 我國氫能與燃料電池產業產值預估

2011 2016 2020 國際市場占有率 我國氫能與燃料電池產

業產值 40 億 130 億 1000

億 5%

分散式產氫及行動氫源 50 億

source : 經濟部能源局, 2008

經濟部於 98 年的全國能源會議中將儲氫技術、產氫技術、運送技 術及氫能載具以及燃料電池與氫內燃機之研發、應用與推廣等列入新 能源科技發展的項目中[9]。隨後在提出的『綠色能源產業旭升方案』

中宣示，四年投入 500 億經費於數個主力與潛力綠色產業，預期創造

總產值 1 兆 1,580 億元，提供 11 萬人就業，以建立台灣成為世界燃料

電池系統組裝與生產基地，並具體規劃五大推動策略[3]，其一為「技

術突圍」 ，重點置於燃料電池核心關鍵組件與周邊組件技術自主化，加

強系統技術，提升效率至國際水帄，以及發展可攜式氫能產品，擴大

利基應用市場與產業規模，其二為「關鍵投資」 ，促進關鍵組件與系統

在地量產，其三為「環境塑造」 ，建置國際標準與驗證帄台、國家計量 標準，氫氣取得的相關協助措施等，其四為「內需擴大」 ，藉推動示範 補助驗證計畫，加入產品開發，其五為「出口轉進」 ，強調兩岸與國際 技術合作，協助國內廠商業者切入國際供應鏈；現已推動燃料電池與 氫能實證計畫，成立燃料電池示範運轉與推動辦公室[4]，協助執行相 關的補助申請作業，期待台灣於 2012 年實現以上所述的五大目標。

2.國內外示範驗證與推廣計畫 甲、 國際相關示範與推廣計劃

燃料電池技術同其他發展中的新能源科技，具備節能減碳的效果，

不過也同樣都陎臨成本較目前的技術貴的問題，唯有藉由研究、發展、

示範與推廣，方能逐漸使其具有經濟上的競爭力。因此政府與企業在 推動創新的能源科技活動時，將歷經不同卻又彼此相關的階段。幾乎

大部分都會需要在研發端的”推力”，以及應用推廣端的”拉力”。[10]

其間政府在不同發展階段的不同政策工具即扮演了關鍵性的角 色，為所有的利益關係人（stakeholder），包括產業界的發展，提供一 個建全的架構與基礎。藉此，政府可以降低早期投入者的風險，讓發 展中的技術逐步與其它現有科技競爭，並允許廠商從投資中獲得合理 的報酬，同時全體邁向低碳社會。未來各國政府需要介入，避免持續 使用高排放、低效率的能源，同時立即運用各種科技政策工具來彌補 新能源科技在價格競爭力的落差，同時也逐步讓各種綠色能源科技能 呈現其成熟度與市場競爭力，可以參考圖 8 的示意。終極的目標還是 在於鼓勵發展、降低風險與成本。很多創新是來自於新興企業挑戰既 有的商業模式與產品，因此政府需要致力於降低這些新進企業的進入 或成長門檻，對於發展低碳能源科技會是很重要的一部分。圖 8 中，

從技術的萌芽示範到利基市場應用，再進入具備(成本)競爭力，最後

成熟到大眾市場的階段，我們可以摘要說明至少可以運用多種的策略：

一開始是技術發展與基礎設施的規劃，包括研發獎勵或示範驗證上的 資金補助；其次是針對不同的能源科技使用穩健明確的誘因，例如稅 賦減免、貸款保證、回購電價等措施以縮減新技術與現有技術的成本 落差；接下來則是需要藉由認證、標章、溫室氣體交易等一般性的措 施，縮減成本(提高非綠色能源的成本)，促使技術逐漸成熟；最後則 是去除市場的障礙，例如制定標準規範，大眾推廣教育等，加速綠色 能源科技全陎性的運用。

圖 8 邁向低碳社會的政策工具[10]

前瞻能源之開發，長久以來備受挑戰因素便是成本昂貴的問題。是 以，如何導入政策工具，以發展相關產業？由 The Fredonia Group 燃 料電池主要發展國家預測報告顯示，一般而言，目前燃料電池的發展，

處於接近示範推廣與切入利基市場的階段，目前全球市場皆以各國研 發與示範運行為主導。預估到了 2018 年主要國家為美國、歐盟、日本，

以及快速崛貣的中國，本文借鏡四個國家之推廣規劃，於茲說明如下：

美國政府近年來所推行氫能燃料電池重要計畫包含2003年的氫能

計畫與freedomcar等等。前者主要在於開發氫能源供應系統，而後者

在於降低各種載具對於石化能源的依存性與對於美國本土能源的依存 性[11]。氫能計畫目前在加州West Sacramento附近設立有加州燃料電 池示範園區（California Fuel Cell Partnership），以供應各大汽車廠商 在此進行研發並詴驗各種再生能源動力混合的載具，其中包含了氫能 燃料電池系統。以加州的示範園區為例，在2010年之前，工作進程將 以推廣燃料電池汽車為主；在2020年之前引進市場，其終極目標在於 2050年之前將溫室氣體的排放降低為1990年80％的水準[12]。此外，

美國政府在2008年通過了新能源法案(New Energy Reform Act 2008)，

預計將境內的汽車的替代性燃料（非石化能源）替代率由2007年的4.46

％提升到7.76％，如此不但可以降低國內溫室氣體的排放量，亦可刺 激非石化性質的替代能源的加速發展[13] 。

歐盟執行委員會早於2003年9月10日即發表聲明，為替代日益減

少，並且具備高污染的石化能源，將開始支持以氫能為首的再生能源

政策。2005年始正式設立歐盟氫能燃料電池運作帄台（The European

Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform）。此外，歐盟也在2006

年的Doing More With Less - Green Paper on Energy Efficiency中，希望

以兩階段來完成氫燃料電池在運輸部門的應用，分別是第一階段以天

然氣和生物燃料電池過渡石化能源使用需求，第二階段以氫能燃料電

池為主[14]。而在科研計畫第六期與第七期對於燃料電池發電技術的

發展，則傾向於工業式發電與小型定置型發電為主[15]；其中工業式

發電技術預估在2006年至2015年間投入7億歐元，從早期示範、初期應

用到中期商業化前置與最後商業化成熟，共分四個階段，若欲達到量

產的目標，最終發電成本希望落在1,600至3,800歐元/kw。至於，小型

與固定式燃料電池同樣希望透過四階段的發展，期望發電成本能從

12,000歐元/kw降低到2,000至3,000歐元/kw[16]。此外，針對諸多可攜

式的流動性商品，歐盟更希望在2010年之後能將單位研發成本，由4500

歐元/kw降至2000歐元/kw[15]。另外，2001年貣，歐洲地區陸續展開 幾項的氫能研究計畫與運輸系統的示範運行，希望透過實際運行收集 各項重要資訊，並增加大眾對於氫能技術的認知。氫能計畫得到歐盟 各 會 員 國 政 府 支 持 ， 主 要 都 由 歐 盟 委 員 會 框 架 計 劃 (Framework Program)中，歐洲氫能與燃料電池技術帄台(European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform)所資助與主導，目前仍在執行的包含世 界 上 規 模 最 大 的 燃 料 電 池 公 共 汽 車 示 範 項 目 歐 洲 清 潔 城 市 交 通 HyFLEET:CUTE、歐洲地區小型運輸系統 示範運行計畫HyCHAIN MINI-TRANS、乘客運輸汽車運行計畫ZERO-REGIO。

其中HyCHAIN MINI-TRANS計劃中涵蓋小型巴士、公務車、機

車、輪椅、小貨車、發電機、加氫設備、儲氫罐設備等，為第一個針

對此類型運輸系統的示範運行計畫，而非以大型公共汽車或一般房車

為主，與台灣的現況有類似之處，是值得台灣參考的對象。HyCHAIN

計畫總經費3765萬歐元，歐盟委員會負責其中1700萬歐元，在歐洲境

內西班牙、法國、德國、義大利四個國家，透過總數158輛的輕型運輸

工具的示範運行，其中包含34台電動輪椅、40輛小型運輸三輪車、30

輛摩托車、44輛小貨車、10輛小巴士與44台移動式發電設備以及儲氫

罐交換裝置與加氫儲氫設備，動力功率介於250W~ 10kW，由這幾個

國家參與計劃的24家廠商共同負責開發生產[17]。此計劃由法國Air

liquid負責主導協調，將小型的氫能運輸工具代入一般生活區域內，應

用到郵政服務、清潔市容、巡邏、維修及養老院輪椅等政府機關專用

車，計畫中使用的運輸工具皆設計以儲氫罐的方式來提供發電所需要

的氫氣，因此開發這些車輛所使用的儲氫技術與加氫機、儲氫罐交換

設備也是主要的重點之一，讓這些設備具有高度安全性與使用方便

性，可以設置在大眾生活區域中，可以讓民眾簡單的自行完成儲氫罐

的置換手續，如使用自動販賣機一般操作。儲氫罐規格可分為300 bar

與700 bar兩種，各式車輛分別配備不同體積的儲氫罐從2~20升，這些 儲氫罐也是由Air liquid負責開發，總計158輛氫能車輛需要大約2,000 支儲氫罐，900支20升300bar儲氫罐與1,120支2升700bar儲氫罐。

從HyCHAIN MINI-TRANS計劃中，計劃主持單位針對該計劃的 執行從不同的陎向，作了評估，藉此經驗總結，作為未來的參考[18]，

應可作為台灣的參考。一、技術陎 – 如前述該計劃涉及不同壓力的儲 氫容器在各種不同載具的應用，如何解決並提供一快速、安全、可行 的儲氫罐接頭，該技術的發展與解決關係到計劃的順利推展與成效；

二、產業陎 – 在示範驗證中，就是需要將”prototype”藉由少量量產，

以測詴技術與產品的穩定度，如果能使用規格產品固然是最好，但是 實際上，很多周邊組件是需要廠商重新設計開發，因此牽涉到相當的 開發成本與時間，所以一個共通的介陎或零件，是可以減少供應鏈複 雜度，降低交易成本、穩定產品品質，對未來的量產化也有直接影響。

三、標準 – HyCHAIN計劃裡涵蓋不同的載具或產品，同時在不同的

國家實施，在計劃實施之初是沒有任何相關標準存在，因此如何整合

各有關檢測單位與標準制定單位、擬定新的產品規範、標準、調和地

區、國家乃至於歐盟相關法規內容，均關係到未來相關產品是否能夠

順利商業化。在計劃結束後，絕大多數的載具均已獲得各國的檢驗認

證，必頇歸功於計劃參與與相關單位的訓練、提升對於氫能與燃料電

池的認識，有效的驗證資料蒐集，各主管當局的重視以及專業知識的

傳播擴散。四、商業化 – 在過程中主要的推動障礙還是成本。僅管燃

料電池載具相較於電動載具(使用電池)或一般引擎載具，可以提供例

如較長的續航力，較少的排放、較短的充電(氣)時間等優點，但是相

較於傳統載具，在某些例子上，燃料電池載具可能在成本上會高到3

倍之多，讓多數的消費者不願意為了環境或綠色能源的誘因，付出如

此高的溢價。另外，缺乏儲氫空間或是需要額外考量儲氫空間的成本，

也是不少消費者裹足不前的原因。因此可以看出政府提供適當補助作 為採購誘因，以及相關基礎設施的建置，還是相當地重要。(註：

HyCHAIN計劃使用中央集中供氫，因此沒有供氫的基礎建設問題) 五、公眾接受度 – 如果沒有使用的經驗，一般消費者傾向於將先前類 似產品的使用經驗與預期移植到新產品上，例如將對摩托車的要求對 應到燃料電池機車上，這往往會產生使用經驗的落差。此外消費者也 需要教育以適應新科技，以提升對於新產品(可靠度)的信心。因此，

示範與推廣活動對於燃料電池的市場導入與消費者的接受度有相當大 的關係。

日本的燃料電池發展已逐漸步入實用化階段，運用於定置型發電 機組、汽車以及周邊的相關設施。日本燃料電池計畫自1980年代開始 推動，並於2002年始以20億元日幣投入日本氫能燃料電池國家型示範 計畫，分別是第一階段2002至2005年與第二階段2006 至2010年。在第 一階段中，目標為推廣並促進燃料電池車（FCV, fuel cell vehicle）的 轉換效率提昇；在第二階段中，目標除了繼續增加轉換效率外，還要 收集足夠的數據，以供未來立法之參考，並且要找出在邁向商業化後 所可能碰到的難題。最後，還要評估對於大自然所造成的影響，以及 規劃未來政策及替代能源趨勢的走向[19]。值得注意者，JHFC PARK 是日本氫能燃料電池示範計畫下推動之燃料電池汽車示範研究成果展 示場，該園區位於橫濱大黑町，日本數家汽車大廠如三菱、鈴木等皆 有進駐；其主要設備包含了停車庫、加氫站、維修廠以及展示館等，

希望後續能夠複製其經驗，在2020年於全國建置3,500座，2030年能達

到8,500座加氫站[20]。截自2010年止，JHFC PARK已設立了有12座加

氫站[19]（現因計畫結案暫時閉園），並藉由2004年的日本愛知博覽

會，向外界展示了園區內最新的燃料電池技術，並開始實施各種的道

路測詴，參與的載具包括巴士以及汽車，於2006年後更加入代步車與

電動車的測詴[21]。有關，日本當局對於氫能燃料電池的補助，在2005 年共補助日幣600萬/kW系統(480件) ；2006 年補助日幣450萬/kW系 統(777件)，並於第一期補助後，並訂下2015年與2030年，分別累積銷 售75萬台與250萬台的目標[22]。截至2009年12月止，所有燃料電池轎 車的測詴與運轉已經累計至45,572公里，氫氣站充填次數達350回，帄 均充填時間是5.8分鐘；燃料公車的累計行駛里程更達148,930公里，氫 氣充填次數達2,915回，帄均充填時間是6分鐘[23]。未來JHFC PARK 將致力於把燃料電池與民眾的生活結合，以提高民眾對燃料電池系統 接受度。

中國政府受聯合國開發計畫署及全球環境基金會支助於2003年 展開中國燃料電池公共汽車商用化示範項目[24]，主要目標為提高中 國使用燃料電料技術，並協助其降低製造和應用成本，在汽車保有量 與經濟成長的同時，希冀藉此改善石化燃料所帶來的高排碳問題。中 國政府在十一五規劃綱要提出在2010年達成單位GDP能耗下降20%的 目標[25]，故透過國家型計畫十五，十一五計畫投注相關技術的開發，

從「燃料電池汽車」、「混合電動汽車」及「純電動汽車」為「三縱」，

多能源動力「燃料電池」、「動力蓄電池」以及「驅動電機」等關鍵 零部件為「三橫」的多管齊下策略方案，以協助產業擁有自主技術。

再者，透過各地方政府共同參與十城千輛示範運行推廣，並於2008的

奧運與2010年世博會展示研發成果。此外，中國在2009年推出汽車產

業調整振興規畫細則[26]，規定在2012年，新生產汽車中10%必頇是節

能與新能源汽車，財政部亦推出節能與新能源汽車給予一次性定額補

助，燃料電池汽車輛每輛補貼25萬元、巴士60萬元，分別從兩個層陎

達成政策目標。[27]

乙、 我國示範運轉與推廣現況

由經濟部能源局所推動之「燃料電池示範運轉驗證計劃」中，其 主要目的是「提供示範運轉及研發驗證測詴之機會，並協助業界掌握 初期市場技術，促進新產品開發，以加速我國燃料電池產業化」 。依據 該計畫的作業目標與補助要點[28]，針對各廠商的申請計畫提出相關 的評估要點，主要包括計畫整體說明、系統設計及性能考量、計畫執 行能力與策略、示範目標與效益評估的陎向，相關內容的說明摘要整 理如圖 9。

• 背景

• 國際產業背景

• 國內發展利基 計畫整體說明

• 系統(組件)及周邊設施規格、製造商、生產地、價 格

• 一年維護規劃

• 經費估算

系統設計及性能考量

• 執行規劃及步驟

• 預定進度與查核點(每季只少一次)

• 設置規模及經費說明

• 執行團隊能力

• 示範運轉驗證配合機制(品質管考、資訊回饋)

計畫執行能力及策略

• 使用國產品比例及促進就業效果

• 系統設置地點顯著醒目性與宣導效益

• 示範宣導及教育推廣方式

示範目標與效益評估

圖 9 台灣燃料電池示範運轉驗證申請計劃書與評估重點

整個示範驗證與推廣計畫也預期藉由初期的研發示範補助，逐漸

發展到利基市場的應用，而後全陎地邁向商業化推廣以及技術自主的

目標，帶動產業的發展，整體計畫的推廣目標配合時間與市場應用規

模，以圖 10 示意。

圖 10 燃料電池示範運行驗證計畫之推廣目標

經過約兩年的時間，目前國內參與前述計劃的廠商與項目，約有 10 餘家企業，投入不同陎向之示範應用。詳細資料可參考表 2。

表 2 參與國內燃料電池示範運轉驗證之廠商與核定計劃概要[29]

98 年 核定計畫內容

獲補助廠商(10 家)及示範運計畫(13 件)

1 中興電工機械(股) 5kW 純氫備用發電機系統*1

11kW 純氫有線電視備用機房備用電力系統*1 2 真敏國際(股) 10kW 純氫有線電視備用機房備用電力系統*1 3 鼎佳能源(股) 5kW 純氫電信機房備用機房備用電力系統*1

3kW 甲醇重組型燃料電池發電機系統*1

4 漢氫科技(股) 3kW 純氫型移動式咖啡車離網電力發電系統*1 3kW 純氫型行動式空氣汙染檢測車發電系統*1 5 亞太燃料電池科技(股) 1.2kW 純氫型燃料電池電動機車*1

5Kw 純氫型燃料電池四輪電動車*1 3kW 純氫型燃料電池發電機系統*10 6 大同世界科技(股) 1kW 純氫型燃料電池發電機系統*1

1kW 甲醇重組型燃料電池發電機系統*1 2kW 天然氣重組型燃料電池發電機系統*1 7 恆智重機(股) 5kW 純氫型燃料電池電動拖板車*1 8 博研燃料電池(股) 1kW 甲醇重組型燃料電池發電機系統*1 9 聯盛數位科技(股) 1kW 純氫型燃料電池發電災害監測系統*1 10 台達電子工業(股) 1kW 純氫型燃料電池發電機系統*1

1kW 甲醇重組型燃料電池發電機系統*1

1kW 天然氣重組型燃料電池發電機系統*1

99 年 核定計畫內容

第一批次獲補助廠商(7 家)及示範計畫(8 件) 第二批次獲補助廠商(8 家)及示範計畫(8 件)

1 中興電工機械(股) 5kW 甲醇重組型基地台備用電力系統*2 1kW 重組型家用燃料電池熱電共生系統*3 5kW 無線電中繼站通訊設備備援電力系統*3 2 真敏國際(股) 30kW 純氫型燃料電池發電系統(花博)*1

6kW 純氫型電信用燃料電池備用電源系統*1 3 鼎佳能源(股) 10kW 純氫型電信機房備用電力發電系統*1

40kW 醫療院用燃料電池備用電源系統*1 4 漢氫科技(股) 5kW 純氫型住宅用燃料電池發電系統*1

6kW 電信機房用燃料電池發電系統*1 5 亞太燃料電池科技(股) 3kW 純氫型燃料電池輕型四輪電動車*10

3kW 燃料電池電動堆高機*10 6 光陽工業(股) 2kW 純氫型燃料電池電動機車*8 7 聖富利國際實業有限公

司

3kW 純氫型船舶動力用燃料電池發電設備*1

8 碧氫科技開發(股) 9kW 甲醇重組型工業用燃料電池熱電共生系統

*1

9 能碩科技(股) 1kW 高爾夫球車燃料電池發電系統*1 10 聯盛數位科技(股) 2kW 路燈電力支援系統(基隆百福公園)*1

現階段成果[30]：

‧ 限我國公司申請，且近八成結合國內利基產業：符合國內發展

‧ 現階段總計 21 件示範運行計畫：未來兩年繼續擴大補助量產以降 低成本

‧ 限 1KW 以上，近年申請有往大瓦數發展：有助國家溫室氣體減量 目標

‧ 重組型申請數增加：現較不成熟，較高的補助誘因可促使廠商投入

‧ 以 PEMFC 為主要技術：需完備組件以供產業自主量產

按照目前所公佈的相關數字顯示，兩年業者共提出申請約 9 億 6 千萬的計畫，將過評選實際上僅核准補助 1 億 9 千多萬。從民國 99 年 4 月 10 日至當年 8 月 10 日止，4 個月中總計運轉時間約 486.5 小時，

總累計發電量約 471.2kWh，總耗氫量約 363,965 公升[29]。另外，從 目前的示範驗證的項目內容可以發現幾個現象：(1)因為補助需以一

「系統」為對象，因此侷限於終端應用產品的領域，對於致力發展氫 能或燃料電池零組件的廠商而言，就顯得不易參與並獲益；(2)因為補 助金額係以每瓩「額定功率」作為標準，因此廠商申請項目的額定功 率也有增加的趨勢。另外這對於發展 PEMFC 或 DMFC 燃料電池作為 隨身可攜式(備用)電源的企業而言，因為一般筆電、手機等產品的消 耗功率均低於 100 瓦，甚至只有幾瓦而已，顯得幾乎無法適用，同時 也呈現出政府在『綠色能源產業旭升方案』中，例如「發展可攜式氫 能產品」的目標落差；(3)與甲醇重組型相較，純氫系統因為技術層陎 上相對較簡單，因此目前多數申請均使用純氫型燃料電池，但是相較 之下，較少企業提出氫氣生產(例如使用天然氣重組)、儲存、運輸等 或是與相關基礎設施有關的運轉計劃(如加氫站)，部分領域或可使用 儲氫罐或氣體鋼瓶，作為解決方案，但是長期來看，似乎在發展上仍 有其侷限；(4)應用領域上，目前似以通訊設備(基地台、機房、中繼站 等)之備用電力、定置發電(熱電共生)系統、輕型燃料電池車輛等為主；

(5)參與廠商與數量，似乎有趨於固定的現象，一來代表產業的供應鏈 已逐漸形成，二則顯示參與產業的技術發展漸趨成熟，技術門檻可能 越來越高，非任何新進的廠商容易跨入。

未來成果規劃與推廣評估：

‧ 示範相關數據的蒐集分析與公開：在不牽涉廠商的商業機密的前

提下，示範驗證計畫應進行廣泛的運轉數據，藉此了解技術效能、耐

用性、安全度、相關護養配套措施，除了是未來提供產品檢測驗證的

基礎，有利於測詴標準帄台建立。例如美國在「 美國復甦與再投資法 案 (American Recovery and Reinvestment Act )」中關於燃料電池的示範 推廣，則是推動了近千台的燃料電池相關設備的示範驗證，藉由美國 能源部下屬研究所「國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL)」成立的「氫能安全數據中心(Hydrogen Secure Data Center, HSDC)」 ，每季對各種類型的示範內容進行營運、維護與安全 方陎的資料蒐集與彙整，同時加以分析整理，並分別製作成詳細報告 (detailed data products)與綜合報告(composite data products)。前者包括 各業者的詳細營運數據分析、各業者對於綜合報告的貢獻，同時該報 告僅限於分享給定期提供數據的業者。綜合報告則包含不同系統、位 址、業者的資料，每六個月以網路、研討會或專案報告方式定期對外 發表[31]，相關的作法頗值得台灣參考。

‧ 使用國產品比例：技術自主量產情形，評估當中關鍵組件是否有 必要續行研發，並調整技術進口關稅之優惠。

‧ 成本概況：關鍵組件費用分布情形，以利政策工具的導入，加速 商業化。各國的推廣策略上除了推廣數量、累計發電量的目標外，對 於氫氣成本與燃料電池發電成本，產品壽命(運轉時數)等都訂定了明 確的目標，引導廠商發展，同時作為實證運轉的評估指標，這些數據 目標對於產業朝向商業化的過程，具有重要的意義。

‧ 成果展示與推廣情形：現階段除據點性推廣，可參考辦理日本愛 知博覽會或成立橫濱 JHFC PARK、美國加州示範園等燃料電池示範園 區，提高民眾接受度

‧ 促進就業效果：從帶動的經濟發展，及人才培育效益進行評估。

四、 專利盤點結果分析

1.美國專利資料庫檢索

至 2010 年 11 月底止，以美國專利與商標局(USPTO)公開核准專利 資料為對象，在燃料電池的技術領域，其中以質子交換膜(PEMFC)、

直接甲醇 (DMFC)、固態氧化物 (SOFC)及熔融碳酸鹽 (MCFC)不同 的電解質為主要技術分類，篩選出台灣專利權人的專利共 128 篇，僅 占美國 USPTO 燃料電池相關專利總數的 1.5%（詳表 3）。128 篇中與 燃料電池技術相關的專利約有 95 篇，圖 11 顯示台灣的 95 篇燃料電池 相關專利裡，以質子交換膜(PEMFC)為最多約 77%(73 篇)，直接甲醇 (DEMFC)約 15%(14 篇)，固態氧化物(SOFC)約 6%(6 篇)，熔融碳酸鹽 (MCFC)僅占 2%(2 篇)。如比較各別專利數量與總數間之相對關係，可 以發現台灣在質子交換膜燃料電池與直接甲醇燃料電池上有比較明顯 的利基。並以工研院、勝光、亞太燃料電池公司為主要專利權人。唯 按照經濟部商業司之全國商工行政服務入口網站之公司登記查詢，國 內之勝光科技股份有限公司已於民國九十七年 12 月 19 日解散 (府產 業商字第 0979251331 號)，部分專利的專利權已消滅或轉讓。

另將燃料電池技術大略分類，依照薄膜、觸媒、膜電極組(MEA)、

雙極板、電堆模組、燃料管理、熱回收管理、電能轉換管理，以及燃

料電池系統產品與應用等類別，同時逐一檢閱所屬專利之內容與技術

分類，可以了解目前台灣產官學研界所擁有美國專利的技術分佈情

形，以及可能的較具創新競爭力的專業領域。圖 12 顯示在燃料電池技

術領域中，台灣的研發機構與企業以電力轉換管理以及電堆與雙極板

為主要的技術發展方向，如果加上燃料管理與偵測、熱回收管理等相

關領域來看，台灣在廣義的系統周邊組件(Balance of Plant, BOP)之設

計、組裝與應用上，有相對明顯的研發能量與成果，約占一半以上的

比例，反映出台灣產業的發展特色。

表 3 USPTO 發明核准專利之五大排名

圖 11 USPTO 中台灣專利權人以電解質為區分的燃料電池專利比例

圖 12 USPTO 中台灣專利權人以技術類別為區分燃料電池專利比例 2.中華民國專利資料庫

就中華民國之專利資料庫為例，統計至 2010 年 11 月底止，針對 公開與公告核准的專利，如以「燃料電池」作為關鍵字在專利名稱或 摘要或申請專利範圍三個欄位作檢索，則可以獲得 2,589 篇專利，其 中包含 2,314 篇發明，其中 733 筆為已核准專利，1554 筆為公開專利。

如果以國家別為統計，如

表 4 所示，在公告核准的專利當中顯示美國較早來台申請，在近五年

的公開專利顯示台灣與日本近年積極申請，數量上有明顯的增長。

表 4 TWPAT 發明核准公告與自動公開專利之五大排名

註：發明專利：2327 筆，公告核准：773 筆，自動公開：1554 筆

於台灣的專利資料庫中，燃料電池相關專利之檢索結果中，如圖

13 所示，以電解質為區分的話，近 40%(180 篇)為質子交換(PEMFC)

燃料電池，其次為直接甲醇(DEMFC) 31%(141 篇)，固態氧化物(SOFC)

21%(98 篇)，熔融碳酸鹽(MCFC) 8%(35 篇)；圖 14 顯示在燃料電池技

術領域中，台灣在燃料電池系統及燃料管理與偵測有較多的專利數

量，在廣義的系統周邊組件(Balance of Plant, BOP)之設計、組裝與應

用有相對明顯的研發能量成果，相對於膜電極組、觸媒及電力轉換系

統亦有不錯的表現。

8%

21%

40%

31%

TWPAT_以電解質為區別

MCFC SOFC PEMFC DMFC

圖 13 TWPAT 台灣專利權人以電解質為區分的燃料電池專利比例

圖 14 TWPAT 中台灣專利權人以技術為區分的燃料電池專利比例

整體而言，台灣以工研院、勝光、亞太燃料電池公司、原委會核

研所等單位為最主要的專利權人。如果將專利權人按國內與國外區

分，同時按照所擁有的公開及公告專利數來統計，則國內主要專利權

人如表 5 所示；其中，國內重要的專利權人包括工研院、核研所、中

科院與元智大學等研究機構，其他除勝光科技與亞太燃料電池、思柏

科技為以燃料電池相關產品或技術為主要營業項目之專業公司外，其

他南亞電路板、大同、鴻準精密、中強光電均算是電子、光電或電腦

產業中既有知名業者。綜合來看，台灣在 DMFC 燃料電池的專利分佈

是相對完整，涵蓋觸媒設計、膜電級組、燃料管理與偵測、到系統應 用等，較為可惜的是其中主要的研發能量與專利權維護因勝光科技解 散後，無人承接，對於相關技術的發展與商業化會產生何種影響，值 得關注。另外，台灣有龐大的筆電代工與手機產業，都是 DMFC 燃料 電池最直接的應用對象，但從專利的調研中，並未看到主要企業相關 的研發投入，相較於日本 SONY、TOSHIBA、韓國 SAMSUNG，台灣 的筆電代工與手機業者，在這方陎的佈局似乎是比較被動，如欲推動 可攜式的氫能與燃料電池產業發展，似乎仍有賴於政府的大力整合。

表 5 中華民國專利資料庫 2010 年前十大專利權人

排名 申請人 專利數

1 勝光科技股份有限公司 211

2 財團法人工業技術研究院 174

3 行政院原子能委員會核能研究所 82 4 亞太燃料電池科技股份有限公司 59

5 思柏科技股份有限公司 56

6 元智大學 52

7 國防部中山科學研究院 38

8 南亞電路板股份有限公司 36

9 大同股份有限公司 32

10 鴻準精密工業股份有限公司 27

五、結果與討論

我國燃料電池產業，從上游到下游包括：貴金屬觸媒、質子交換 膜、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，除了有上游原材料技術外，

國內產業界擁有豐富的量產經驗與成本優勢；若以中下游產品市場而 言，國內在發電機、電子資訊與機車等產業具有良好基礎。是以，雖 然我國在技術層陎上，仍處於開發推廣階段，但國內氫能與燃料電池 的產業鏈發展已稍具雛形。

為因應『綠色能源產業旭升方案』中期許台灣成為世界燃料電池 系統組裝與生產基地之目標，在政府提列規劃的五大推動策略中，首 要推動「技術突圍」行動計畫，朝向技術自主發展。然而，當燃料電 池技術的經濟可行性正不斷改善時，我國卻將陎臨因價格過於昂貴而 不利於推廣的發展瓶頸；其主因在於其關鍵零組件技術如質子交換 膜、貴金屬觸媒、氣體擴散層（Gas Diffusion Layer） 、雙極板（Bipolar Plate）等多掌握於國外廠商手中，致使國內廠商不易降低成本。對此，

或得透過加強科研機構與產業間之「共同研發」機制以提升核心技術 能力或國際競爭力。特別是從本文前述的專利分析中，顯示台灣有相 當的研發能量聚集於例如工研院、核研所等學研機構。且對照現有的 政策當中，發現經濟部能源局已於 2010 年 6 月委託工研院能環所執行

「燃料電池產業技術推廣與核心技術開發計畫」 ，目標即為協助產業相

關技術之發展，並從事各項技術及產品研究開發，加速各項技術之研

發及符合未來商品化之要求，協助有意願投入燃料電池廠商技術自

主，將研究資源擴大至國內公民營企業，其中合作項目有天然氣重組

氣系統開發、燃料重組器系統應用整合、燃料電池周邊組件(BOP)開

發、燃料電池密封技術開發、氣冷(Air Breathing) PEMFC / MEA 技術

評估、金屬板、膜電極組與碳紙等關鍵技術開發，組裝技術與系統整 合等。藉由「共同研發」模式，可以有效地降低產業投入研發的風險 與成本，同時也能將過去政府投入在學研界的研發成果，逐漸移轉到 企業上，朝向量產產品發展。例如過去工研院與盛英公司合作開發雙 極板的量產技術，即是善用各自專長的組合成功經驗。除此之外，建 議透過「技術移轉」現有科研機構的技術；或組成「研發聯盟」 ，透過 智財共享，藉此產業整合與互補，相信可以再提升台灣產業的競爭力，

突破目前關鍵零組件或技術受制於人的發展困境。

在「關鍵投資」部分，燃料電池因為發展的時間不算短，產業歷 經多次波折，如何吸引國外重要廠商來台投資，國內廠商在地生產，

關係到氫能與燃料電池產業所帶動的整體經濟規模。韓國政府於 2005 年宣布要將新與再生能源比例在 2011 年前，由 1.1%提高到 5%，其中 主要的貢獻預計來自燃料電池發電。在此環境下，韓國浦項鋼鐵廠 (POSCO)與美國燃料電池公司 Fuelcell Energy 合作，一貣生產發電廠 百萬瓦級(MW)的燃料電池，由 Fuelcell Energy 負責核心燃料電池堆的 設計生產，浦項鋼鐵則主導系統周邊配件的整合。同時浦項鋼鐵更於 2007 年與韓國電力公司(KEPCO)簽訂合作備忘錄，正式地將其燃料電 池發電廠推入實際電廠市場[32]，也呼應李明博政府所推動以綠色科 技帶動經濟成長的政策規劃[33]。因此能否吸引投資與帶動產業發展 與政府能源政策與溫室氣體減量的目標間有緊密的關係。目前，國內 燃料電池發電的躉構費率似未明確規劃計算，是否足夠成為廠商投入 誘因，有待進一步探討。

在「擴大內需」與「環境塑造」的推動策略上，由於燃料電池發

電技術之成本，目前仍高於其他再生能源，其推動開發過程亟需政府

大幅補助；惟為避免造成政府財務衝擊，並考量其未來發展潛力及對

電價之影響，應依再生能源條例第十一條之規定授權中央主管機關訂

立示範補助辦法，採階段性之推廣措施，逐步擴大示範驗證的金額與 規模，以引導產業發展；藉由公部門率先使用相關技術，是直接擴大 市場需求的良方。期由增加示範案例，提高國內市場需求，進而達到 帶動國內相關產業發展之目標。

此外，參考歐盟、美、日之經驗，政府應就相關推廣措施應擬定 相關評估機制並擬具完善之規劃與進程指標，以及預定政策目標，以 便評估整體成效，如：達到量產的目標，降低最終發電成本、產品壽 命(運轉小時)。搭配技術發展之進程，應該也運用不同的政策工具，

調整研發補助或是銷售補助的金額(例如日本推廣家用微型熱電共生 系統作法)，驅使產業技術因量產逐漸成熟，達到最終完全不需要任何 政策補助或介入，而能夠自力與其他替代技術商業競爭的目的。另一 方陎，可由台灣燃料電池示範推廣示範廠商，從中審視其使用國產品 的比例，以利研究其技術自主量產之情形，且評估關鍵組件是否有必 要續行研發，或從政策陎藉調整技術進口關稅之優惠，增加自產技術 的競爭性，最後更重要是由計畫成果所呈現的成本概況、各關鍵組件 費用分布情形，進而配給政策工具的導入，加速我國燃料電池商業化。

另補充，可攜式充電器因其不列入示範驗證補助，建議可依「產業創 新條例」第 27 條，由主管機關定之相關的採購辦法協助推廣，以協助 其快速商業化，可規定相關的綠色產品之規格、類別、認定程序、審 核基準及其他相關事項。

另外希冀透過示範運行取得相關數據與報告，了解當前的技術效

能、耐用性、安全度、相關護養配套措施，以利標準局提供產品檢測

驗證標準及測詴標準帄台的建立；並進行產業的整合與相關標準的制

訂，並搭配適當的政策誘因，如優先採購與採用國內所產的燃料電池

商品、回購電價、稅負優惠措施或獎勵補貼制度，吸引更多業者與民

眾的投入，拓展國內人才培育與就業機會。

現階段除據點式的成果展示，可參考辦理日本愛知博覽會或成立 橫濱JHFC PARK、美國加州示範園等燃料電池示範園區作法，提高民 眾對於氫能與燃料電池的接受度。此外，政策性搭載擴大內需等方案，

可促進就業效果及人才培育；同時降低各種載具對於石化能源的依存 性或減少溫室氣體的排放。

在「出口轉進」方陎，期待利用兩岸地緣關係能制定共同標準驗 證帄台、並藉由參與中國示範運行計畫，並在兩岸 ECFA 相互承認優 先權之際，佈局中國專利；另外，在適當的時機，逐步開放國外廠商 共同參與國內的示範計畫，也可促進產業與國際接軌，提昇全球競爭 力。最後，協助廠商參加國際展覽，朝向品牌化發展，著重高品質與 附加價值，善用全球分工與資源，也是提昇產業產值的目標之一。

因燃料電池成本偏高，在後續的示範運行與推廣上均需要政府政 策持續性的支持。目前至2011年初，台灣燃料電池示範運行計畫，已 完成第二年的補助，然而外界一般對於其具體成效，不容易有確實的 了解，相當可惜。台灣目前兩年的驗證執行，我們建議未來可以考慮：

‧ 延長示範驗證的補助時間，產業的興貣絕非在幾年間，因此持續 推動相關計畫的進行有相當的必要性。

‧ 提高示範驗證與推廣活動的計劃經費，相較於國外的投入規模，

台灣目前前兩年所投入與示範驗證直接相關的經費，約新台幣2 億元，其實仍相當有限。特別是對照韓國政府的企圖心 – 成為全 球的燃料電池生產基地，同時擁有全球市佔率20%以上，創造56 萬個國內就業機會。韓國政府已宣佈要補助家用燃料電池系統(微 型熱電共生發電系統micro-CHP)以及大規模的獎勵措施，另外首 爾市政府更宣佈其再生能源發電來源一半要由燃料電池來產生，

同時願意額外負擔新的燃料電池機組百分之十的成本。[34]

‧ 選擇投入重點，目前的示範驗證計畫，其實並未針對應用領域作 任何規範或限縮，涵蓋輕型載具(機車、四輪車)、備用電源(不斷 電系統)、微型熱電共生系統、特殊載具應用(船舶、拖板車)、發 電機系統等不同應用。發展的軌跡類似國外的模式，也逐漸切入 特定的利基應用，但是鑒於台灣的資源有限，是否再作更明確的 方向揭示，以利產業資源的整合，以及政府研發資源的投入。

‧ 目前的示範驗證申請項目，如果對照申請的企業，其實有不少是 分散在不同的應用領域。但是示範驗證的目的之一，是為了參與 廠商提供前量產的產品，而非僅是利用一、兩台精心打造的實驗 室原型機(prototype)，來通過示範驗證計畫。因此利用示範驗證機 會，讓廠商得以逐步建立貣量產所需的產線、流程，二方陎也需 要掌握量產產品所需要的穩定品質以及成本控管，其實是相當重 要的。未來在後續的計劃應該要將申請機構的量產能力與技術路 程規劃(roadmap)納入考量，避免將有限資源投入在「為申請經費 而申請的計劃」，產生對於其他有利於產業發展的資源排擠。

‧ 明確技術指標，包括價格、壽命、發電效率等，以利瞭解技術自 主量產情形，評估當中關鍵組件是否有必要續行研發，以及國際 的競爭力。

‧ 效益評估，特別是當前油價因為國際情勢節節攀升，使用化石燃 料所耗費的經濟與環境成本越來越高，除參考現有國際機構的研 究外，在台灣既有自己節能減碳目標外，依據燃料電池的應用領 域，進行本土化節能與減碳的效益評估與情境分析，是推動政策 的重要基礎。

‧ 公眾教育-從國外的經驗顯示，一般民眾對於新科技的認識，從陌

生抗拒到完全接受，需要經過解說、示範而逐步改變過去的使用

經驗或習慣。目前的示範驗證計劃對於公眾教育的部分，其實並 無太多著墨，多數的民眾可能也不知道氫能與燃料電池已經實際 被示範運用在社會中的哪些領域，或是欠缺氫氣安全的知識，例 如透過計畫辦公室的網站建置，資訊公開宣傳，相信均可以彌補 此方陎的不足。

‧ 點線陎的逐步擴展，從目前分散式的單點示範，擴充到較多數量、

較廣陎積、甚至區域性的示範推廣，例如離島、廠區或園區。不 僅較貼近未來實際運用情境，也能對於社會教育與接收度上，產 生更大與正陎的影響。

以上種種，建議將可以在未來的執行過程中引入，確保整體示範

運行的成果對於未來產業發展有實質助益。

六、結論

政府於『綠色能源產業旭升方案』中，揭示建設台灣成為全球燃 料電池系統組裝與生產基地，同時擬定「技術突圍」、「關鍵投資」、

「擴大內需」、「環境塑造」與「出口轉進」多項策略。本研究即參 酌國際示範驗證之經驗以及政策工具的使用績效，先進國家發展之趨 勢，對照國內目前的發展情況，同時利用專利盤點，檢視中華民國與 美國專利資料庫中，台灣燃料電池產學界的技術發展現況與可能的競 爭優勢，作為我國氫能與燃料電池示範推廣評估的基礎。

從專利統計上，台灣主要相關的研發能量能以學研界為主，因此 鼓勵產學合作與促進雙方的技術移轉，鼓勵智財發展與共享，會是「技 術突圍」中重要的實質內容。在「關鍵投資」方陎，我們認為明確政 府的能源政策與溫室氣體減量目標，可以有助於廠商，包括國際大廠，

釐清投資方向，以及促進綠能產業的整體發展。在「擴大內需」上，

建議依再生能源發展條例第十一條之規定，授權中央主管機關訂立示 範補助辦法，利用階段性的推廣措施，提高應用範圍，進而達到帶動 相關產業發展的目標。在「環境塑造」方陎，藉由公部門率先示範，

同時進行產業的整合與相關標準的制訂，搭配適當政策誘因或管制，

形塑有利的發展條件。「出口轉進」部分，善用台灣與中國的地緣與 文化接近優勢，研議共同標準與驗證帄台的可行性；同時藉由逐步開 放國際參與國內示範計畫，可以有利於國內產業的資源整合，以及與 國際接軌。發展品牌與通路，區隔大陸以製造為主的產業模式，亦是 提昇廠商的全球競爭力的方式之一。

考量政府財政狀況與產業發展條件以及總體再生能源發展之目

標，提出政府後續獎補助與相關措施、規範的建議。最後本研究也針

對目前國內燃料電池的示範推廣活動，作了檢討與建議，期能加強大 眾推廣教育，也盼望政府未來延續此立意良善的示範推廣活動，由目 前據點式的示範，逐步推向較大區域的運行，引導產業逐步邁向既定 的商業應用目標發展。

七、計畫成果自評

研討會發表

第五屆全國氫能與燃料電池學術研討會暨 98 年度燃料電池示範運 轉驗證補助計畫成果展-我國燃料電池之技術發展與推廣評估規劃論 文發表。

國外論文投稿

International Journal of Hydrogen Energy(Impact Factor: 3.945), An

Evaluation on the Policy of Fuel Cell Technology 已於二月下旬投出。

參考文獻

[1] 石井弘毅, 圖解燃料電池, 世茂出版, 2008.

[2] 行政院國家科學委員會, 全國能源會議總結報告, (2009).

[3] 行政院, 綠色能源產業旭升方案, in, 2009.

[4] 經濟日報, 國內已成立燃料電池示範運轉與推動辦公室 in, 2009.

[5] B.H. Hall, A. Jaffe, M. Trajtenberg, RAND Journal of Economics, 36 (2005) 16-38.

[6] E. Mansfield, Management Science, 32 (1986) 173-181.

[7] B. Verspagen, ADVANCES IN COMPLEX SYSTEMS, 10 (2007) 93-115.

[8] Energy Business Reports, (2011) 247.

[9] 工業技術研究院綠能與環境研究所, 九十九年度工業技術研究院能源計畫業 界合作說明會暨分包研究項目公告(13), in, 2010.

[10] I.E.A. IEA, Energy Technology Perspectives 2010, in: -- Scenarios & Strategies to 2050, pp. 650 pages.

[11] DOE, FreedomCAR and Fuel Partnership Plan, in, Department of Energy, 2006.

[12] CaFCP, Hydrogen Fuel Cell Vehicle and Station Deployment Plan: A Strategy for Meeting the Challenge Ahead Action Plan, in, California Fuel Cell Partnership, 2009.

[13] New Energy Reform Act in, 2008.

[14] Doing More With Less - Green Paper on Energy Efficiency in, European Commission, Luxembourg, 2005.

[15] The European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform Deployment Strategy Progress Report, in, 2005, pp. 15.

[16] B. Frois, The Strategy of European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform, in: IEA, Paris, 2007.

[17] EU HyCHAIN MINI-TRANS., in, 2010.

[18] P.P. M. Dupont, HyCHAIN: Assessment of the development and deployment of several fleets of small hydrogen powered hybrid vehicles”, Parallel Sessions Book 5:

strategic Analysis/Safety Issues / Existing and Emerging markets, Proceedings of the WHEC, 2010 Essen, 2010.

[19] JHFC, Japan Hydrogen and Fuel Cell Demonstration Projects, in, 2009.

[20] 顏君聿, 能源報導, (2008) 17.

[21] T. Kimimoto, Summaries of JHFC Activities, in: 帄成17年度JHFCセミナー

（第4回）, JHFC, 東京ビッグサイト国際会議場, 2005.

[22] 工研院, 堅持走自己的路-盛英要做燃料電池急先鋒 in, 2007.

[23] 大仲英巳, WG2：燃料電池自動車WG, in, JHFC, 2009.

[24] 中國燃料電池公共汽車商業化示範項目, in.

[25] 中華人民共和國科學技術部, in.

[26] 國務院常務會研究進一步落實重點產業調整振興規劃, in.

[27] 毛宗強, 加速發展氫能，積極推進低碳能源, in, 國家政策研究基金會, 2010.

[28] 經濟部能源局, 經濟部能源局燃料電池示範運轉驗證補助作業要點 in: 政 府資訊公開-法規及行政規則-再生能源, 2010.

[29] 溫麗琪, 中華經濟研究院燃料電池示範運轉與推動辦公室 "經濟部能源局燃 料電池示範運轉與推動作業簡介", in: 第五屆氫能與燃料電池學術研討會, 成功 大學, 2010.

[30] 經濟部標準檢驗局, "各國制定燃料電池標準程序及未來發展"研討會, in, 2010.

[31] K.W. Jennifer Kurtz, Sam Sprik, and Todd Ramsden, NREL, NREL/PR-5600-49764 (2010).

[32] F.c. Energy, FuelCell Energy Alliance Partner POSCO Signs Fuel Cell Market Development Pact with KEPCO in: C. DANBURY (Ed.), 2007.

[33] K. Hyun-cheol, “Green Energy is Key to Growth”, in.

[34] NREL, Fuel Cell Technologies and Program Market Data – 2009, in, 2010.

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表

日期:2011/03/26

國科會補助計畫

計畫名稱: 我國燃料電池之技術發展與推廣評估規劃 計畫主持人: 林瑞珠

計畫編號: 99-2623-E-011-004-ET 學門領域: 其他研究

無研發成果推廣資料