2003/11/05
經濟部能源局
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▓撰文：鄭耀宗 ▓圖片提供：工研院能資所、原能會核研所
今年美國政府已經決定撥款17億美元，支持氫能與燃料電池的研究與推廣，歐盟也同意籌備20億歐元做為長期研發再生能源與氫能應用的經費。在美國與歐盟的帶動下，全球氫能經濟夥伴聯盟正在積極籌組中，預估將加速燃料電池技術的開發進展與商業應用。
燃料電池為具有高效率與低污染雙重特性的發電技術，應用領域包括運輸動力、發電機組與3C產品電力等，因而成為各國的研發重點。目前美國、歐洲與日本都已開始進行燃料電池汽車、巴士與發電機的示範運行，許多廠商也展示可供行動電話與筆記型電腦等電子產品的燃料電池組，未來將逐漸進入商業化的階段。
國內的工研院、中科院與原能會核研所等機構，也正從事燃料電池技術開發；亞太燃料電池公司與真敏國際公司則相繼推出電動機車與發電機等雛形產品，同時也有許多大學參與基礎與應用研究。經由這些研發機構與產業界的努力，台灣可望能夠跟隨世界潮流，同步進入新興的燃料電池市場。
多元化的多國經驗
美國發展燃料電池已經超過40年，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100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200kW的現場型產品，十年來約銷售250座，但因價格偏高而無法普遍商業化。
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5kW發電機組。美國的福特與通用車廠都參與汽車計畫，希望在2010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，也預期在2010年後可以進入市場。
日本政府從1980年起，積極支持燃料電池技術的開發，早期的工作集中在PAFC，後來已轉向PEMFC、MCFC、SOFC與DMFC，目前集中資源在推廣家用型發電機與燃料電池車輛，以及籌建供該種車輛使用的加氫站。歐盟在1990年後才大力支持燃料電池的開發，係以發電與車輛利用為重點，同時對氫能的利用與推廣也非常積極。
另外，各國廠商經過多年的努力亦有不錯成果，如德國賓士車廠在這兩年內將陸續運交30輛燃料電池巴士，給予歐洲與亞洲的主要城市進行實車商業運轉，並且與日本的豐田、本田車廠分別推出租用式的氫能燃料電池汽車。美、日、歐等國的廠商也在同步開發現場型與家用型發電機組，並且大量進行實際運轉測試。此外，還有許多廠家研製行動電話、筆記型電腦、PDA、攜帶式DVD等3C產品的電池組，預計2005年後將可逐步商業化。
不遑多讓的後起之勢
民國76年，台電公司委託工研院能資所進行燃料電池技術可行性評估計畫，結果選定PAFC為優先發展項目，自此經濟部能源委員會開始長期援助支持能資所從事相關技術的開發。84年時，能資所獲得台電公司的支援與合作，利用能源基金的經費，從美國引進一座200kW的現場型汽電共生發電機組，安裝在北縣樹林台電公司電力研究所內，並展開一連串的試驗運轉與展示宣導工作。87年以後，由於國外開始轉換研究方向，能資所因而也將技術研發轉為PEMFC上，繼續開發相關的技術與產品。
早期國內燃料電池研究計畫的規模與參與人數皆非常有限，僅著重在瞭解國外技術發展動態與培養基礎技術能力。直到89年，經濟部能源委員會開始擴大燃料電池研發的規模，不但整合自身資源，由工研院能資所、化工所與材料所共同加入家用型燃料電池發電機的研發團隊，元智大學的燃料電池研究中心也獲得一項為期五年的長期計畫，開發相關材料與基礎技術；同時亞太燃料電池公司正式成立，開發電池組、電動機車與發電機等產品。
90年時，台灣經濟研究院在政府部門支持下，成立台灣燃料電池夥伴聯盟，從事資訊交換、產業輔導、教育宣導與示範推廣等工作。爾後，經濟部技術處開始支持自行車研發中心組裝燃料電池自行車，工研院材料所開發DMFC技術，中科院與元智大學研究燃料電池材料與組件，以及亞太燃料電池公司研究電動機車與真敏公司研製燃料電池發電機。其後，經濟部工業局也協助恩良公司開發複合材料雙極板，亞太燃料電池公司則建立電池組試量產線。
自今年起，核研所獲得原子能委員會的五年期專案計畫，從事SOFC與DMFC的產品研發。此外，國科會也非常重視燃料電池的技術研發與人才培育工作，這兩年給予大專院校的相關計畫亦將近50件。就目前的概況而言，政府部門的燃料電池研發經費約為2億5千萬元，而私人公司投入的經費約為1億元，合計為3億5千萬元；同時動員的研發人力日益增加，包括研究機構、學校與產業界等，估計已超過200人。
從今開啟的每一刻
傳統化石能源的長期應用已經衍生出許多問題，燃料電池具有最大的潛力可望解決這些問題，而且將改變現有的能源體系，引導未來進入氫能時代。目前國內的研究機構與相關廠商正在共同努力，開發各種燃料電池的材料、組件、系統與產品， 期望未來能夠早日商業化應用。（本文作者為台灣經濟研究院副研究員）