2003/05/05
經濟部能源局
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▓撰文：何秀玲
在多年的努力下，國內第一座燃料電池發電系統已在日前與大眾見面，我國正式向「氫能源」時代跨出了歷史性的一步。未來，燃料電池發電系統將提供安全穩定、無污染、高效率的發電型態，改變生活的面貌。
燃料電池技術被視為是21世紀的能源主流，先進國家在此領域，除政府投入大量的人力、財力支持研究外，民間企業的研發更是積極而有成效。在我國，能源會以專案方式，委託工研院能資所開發的燃料電池發電系統，已經開發完成，可做為備用系統或輔助尖峰用電使用，將燃料電池實際帶入大眾的生活之中。
未來電力系統的好選擇
乍聽燃料電池發電系統這個名詞，可能會讓不明究裡的讀者有些混淆，怎麼又是電池，又是發電系統？其實，燃料電池並不像普通電池般，只能儲存電力，電力用畢後就失去作用；燃料電池本身就是一個發電的系統，透過燃料源源不斷的供給，就能持續的輸出電力。
家庭所使用的電力，均由線路直接送入屋內，非常方便，那麼燃料電池發電系統有什麼用處呢？舉個例子，許多開發中國家電話的網路並不普及，當行動電話問世後，在這些國家的使用率節節衝高，因為不用線路、不必大量投資的行動電話，能帶來立即的服務，當然深受無電話可用地區人民的歡迎。
同樣的，燃料電池發電系統就是一個獨立的電力來源，不需要經由「發電廠→高壓變電所→低壓變電所」等層層電力設施的轉送後方可使用，對於偏遠、電力系統末端、甚至無電可用地區的民眾，可說是一大福音；另一方面，將發電系統分散在各個角落，可降低大型發電系統開發的壓力，同時提升電力品質與可靠度，是非常理想的電力系統。
超高效率的發電系統
工研院能資所開發出的燃料電池發電系統，屬於質子交換膜式燃料電池，是今日世界發展的主流。該系統具有1瓩的發電容量，已具有輔助家庭用電的能力，未來將朝向3瓩級電力系統容量邁進，由瓦斯提供燃料電池所需的氫氣，將可以完全滿足大多數家庭電力的需求。
這套系統的原理，主要是將燃氣中的化學能直接轉化成電能，再進一步轉換為一般家用電力。由於燃料電池每一個單元中可實際產出的電壓，大約介於0.6～0.9伏特間，為了符合一般用電規格，必須將多組電池單元串聯起來，提高電壓以滿足使用端的需求，並且加大發電容量。
在顧及空間、效率等因素的考量下，將燃料電池單元串聯是一項非常艱鉅的工作，也是燃料電池發電系統的關鍵。此外，值得一提的是這套系統可達80％左右的發電效率，是傳統發電方式的一倍以上，效果非常驚人。由於燃料電池發電時會產生熱量，將這些熱能再回收加以利用，絲毫不浪費，才能成就出這套高效率的發電系統。
生活因科技而更美好
由於燃料電池發電系統是利用化學能方式轉換成電力，不需透過燃燒，自然沒有二氧化碳或其他有害氣體排放的問題。燃料電池在發電過程中所產生的只有水而已，是最乾淨、符合環境要求的發電方式。也因為這樣，燃料電池發電系統適合在生活周遭中運用，方便的取得電力，而無須擔心污染問題。
在實際應用上，家庭、社區均是燃料電池發電系統適合發揮所長的地方，初步可以採備用電力的方式，逐漸進入我們的生活之中。而像醫療院所、高科技產業等具有高品質電力需求的單位，如能有專屬於自己的燃料電池發電系統，將可以取代原有的電力來源，克服傳統電力系統在傳輸過程中的損失，以及電力穩定度不足的風險。
如果能廣設燃料電池發電系統，將可彌補國內目前面臨大型電力系統開發的困難，以及可能造成的污染問題。同時，透過分散的發電系統，能有效的輔助大型電廠在尖峰用電時的吃緊狀態，甚至將多餘電力回饋至電網中，有助於提升整體電力品質與可靠度。
氫能源時代的里程碑
大至取代傳統發電廠，小至大樓緊急發電系統，甚至於筆記型電腦、行動電話的電源，透過燃料電池的發展，已然能隱約看見「氫能源時代」的生活面貌，而在各國競相研發燃料電池技術的同時，相關產品的商品化已不再是遙不可及的夢想，而是即將實現的目標。
在此同時，國內首座燃料電池發電系統的完成，更顯得意義深重。結合電化學、機械製造、熱流技術以及電機電子工程等技術的燃料電池發電系統，不但是科學工藝的結晶，更是我國能源科技接軌世界、邁向未來的一大步。