2005/04/05
經濟部能源局
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▓撰文：許哲綸
燃料電池（Fuel Cell）是在19世紀由英國威爾斯法官William Grove初次實驗成功。1839年，William Grove在水被分裂成氫和氧氣的化學過程中，觀察到同樣元素的結合能夠產生電流。從1930年代至1950年代，英國劍橋大學的科學家 Francis T.Bacon從事開發鹼性燃料電池，除在1958年展示成果，該項技術並運用在美國Gemini 5號太空船，首次進入太空計畫。
在加拿大，早期研究燃料電池發展係在多倫多大學、以及位於首都渥太華的國防研究單位和國家研究委員會（National Research Council,NRC）進行。早期研究工作大多集中在鹼性和磷酸型燃料電池上。1983年，Ballard Research公司開始質子交換膜燃料電池的研究發展。過去20年間，在加國政府的支持下，對於燃料電池和相關產品的發展及商品化已佔有領先全球的地位。除了純學術性的研究計畫，相關單位也直接參與燃料電池的研究，包括：加拿大氫氣協會（CHA）、氫氣研究所（HRI）、魁北克大學的Trois-Rivieres（UQTR）、維多利亞大學整合性能源系統中心（IESVIC）及加拿大國家研究委員會（NRC）等。
加拿大的燃料電池產業大多是中小型企業，提供燃料電池感測設備、控制系統、燃料系統的整合和儲存。目前已經有超過40家燃料電池的公司，共僱用1,800位以上工程技術人員，其中位於西岸的英屬哥倫比亞就佔1,200多人以上，全球市場產值預計在2011年可達460億美元。可預期的是，自2005年市場已經開始加速成長，包含可攜式、分散式和定點式燃料電池之應用，將比在車輛方面的用途更完全地商業化。而是否達成預期關鍵，在於增加系統安全性、符合環保標準及技術能力的改進。
政府支持 民間共同開發
加拿大政府相當支持民間燃料電池研發單位，如透過自然資源部（NRCan），過去曾投入260,000加幣的經費，與Fuel Cell Technologies Ltd（FCT）合作開發出第一個住宅用燃料電池（Residential Fuel Cell）；FCT公司尚發展出固態氧化物燃料電池發電機（Solid-Oxide Fuel Cell），除使用高純度氫氣外，尚可直接使用碳氫化合物如天然氣、甲醇做為燃料，提供住宅、商業用途及偏遠地區電力及熱能需求。
加拿大自然資源部長指出：「這是加拿大在燃料電池技術發展上的一個重要例子，即掌握了綠色能源的前瞻性，以及有助於加拿大回應在京都議定書上所作的承諾。」2004年，加拿大政府宣布繼續投入2億1千5百萬加幣，支持氫燃料和燃料電池技術的具體運用。
國家研究單位的規劃與官方理念
加拿大國家研究委員會（NRC）的燃料電池創新研究計畫（Fuel Cell Innovation's Research Program），將發展規劃放在引導最先進及達到商業化用途之四個策略性領域：質子交換膜燃料電池（PEMFC）、固態氧化物燃料電池（SOFC）、系統整合╱測試╱評估（SITE），以及材料腐蝕（Material Wear）。此外，NRC有三個核心研究小組，分別負責微米技術和感測、模式分析、和PIE（Prototyping,Integration,Evaluation），並以一個位在溫哥華的燃料電池技術中心（Fuel Cell Technology Centre），做為NRC與所有加國燃料電池研發的重要平台。
值得一提的是，在NRC的計畫中，英屬哥倫比亞大學實驗室設置了一套「氫氣環境室」（Hydrogen-Ready Environmental Chamber），係由NRC、加拿大西岸經濟多元發展協會（Western Economic Diversification Canada）及加拿大燃料電池協會共同支持該設備所需之經費，這套設備可以提供民間燃料電池公司或研究人員進行測試和評估，即利用氫氣燃料電池做為動力的車輛或相關產品，以模擬在加國北領地（Northern Territories）的溫尼伯、北美洲墨西哥等地之環境條件。目前該設備可模擬之溫度為攝氏-60至85度，相對溼度5～95％，以及高度為10,000英呎等環境條件，未來亦能做振動系統分析。
提到氫氣，大多數人會想到氫彈（H-bomb）或發生於1937年5月6日的興登堡飛船大災難（Hindenburg Disaster）。然而加拿大政府卻藉由投資大筆經費在燃料電池的研究和發展上，表示對於未來「氫經濟」（Hydrogen Economy）投入其理念達到國際宣傳的效果。2004年4月在溫哥華舉行的全球環境研討會中，加拿大總理Paul Martin宣布聯邦政府資助一個連接從溫哥華國際機場至惠斯勒（Whistler）2010年冬季奧運會所在地的「氫氣高速公路」（Hydrogen Highway）計畫，該計畫將使用以無污染氫燃料電池為動力的公車，輸運約5,000名運動員、10,000名媒體採訪人員及200萬參與盛會的觀眾。
此外，氫氣高速公路計畫的終極目標是要延伸該高速公路至太平洋沿岸的舊金山和洛杉磯，沿途並經西雅圖及波特蘭，這項計畫亦獲得加州州長Arnold Swarzenegger的支持。Paul Martin總理認為加拿大已站穩了轉變社會型態之新能源時代的尖端，以及促進環境科技的商業用途優勢位置，使得加拿大將能成為這時代的世界領航者。2004下半年，加國聯邦政府出售在Petro Canada的19％持股，將所得10億加幣收益投入在最先進的環境科技領域之發展，其中當然也包括燃料電池技術。
資源不足國家的努力方向
燃料電池是一個運用高能源科技的產業，多年來即使加拿大這樣擁有豐富天然資源的國家仍需投入大筆經費積極研究發展，希望能早日將其商業化。台灣是一個天然資源不足的島國，且終將面臨石油短缺及尋求可提升經濟競爭力的新產業。雖然國科會每年編列上億元預算，做為燃料電池的研究經費，但政府相關單位仍宜思考規劃較具體的政策和做法，以結合其他重要計畫或大規模活動來應用燃料電池。另外，學術單位和各研究機構（工研院、中科院）亦可在政策和經費的支持下分工合作，讓台灣在燃料電池的技術水準足以和西方諸國並駕齊驅。（作者為南台科技大學機械工程研究所研究生╱資料參考：加拿大燃料電池協會www.fuelcellscanada.ca/index2.html、加拿大國科會www.nrc-cnrc.gc.ca/main_e.html）