翁炳志 中山科学研究院研究员 陈友武 国家政策研究基金会科经组政策委员
本世纪是氢能的世纪
燃
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料电池技术,无论在商业或军事方 面,均为专门的技术领域.其中军
事方面的应用又比商用更早开始.由於燃 料电池为污染低,噪音小,效率高的绿色 发电技术,可应用於固定设施(Stational) 如医院,学校,机场,办公建筑等,可节 省20%至40%之电力成本) 住宅 , ,运输(Transportation) , (Residential) 可携式电力(Portable Power) ,以及掩埋 式垃圾 废水处理(Landfll Wastewater
Treatment)等.因此成为近年来美,日, 欧各国争相研发和推广的对象. 其中,以燃料电池做为汽车的动力及 能源,已被公认为21世纪必然的趋势,国 际汽车业纷纷投入钜资研发汽车用燃料电 池,甚至经济学人周刊也将燃料电池,列 为21世纪三大革命性科技之一(其他两项 为生物科技及半导体科技) IQPC . (Introduction to the Fuel Cells 2001 Conference)报导未来二十年,燃料电池产业 将有约3200亿美元之市场,因此,在拥有 钜大市场,同时又能解决能源与环保问 题,燃料电池势必成为未来动力与能源产 业之主流,我国应及早规划,开发及整
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氢能的时代即将来临
1. 环保问题--根据中油公司表示, 为抑制空气污染,世界各国都在降低汽柴 油含硫量的标准,未来十年,许多炼油厂 可能无法投资新设备,以达成环保标准, 将造成炼油厂短缺,带动燃油价格上扬, 对环境破坏力低的燃料电池汽车则可能快 速发展,形成新的工业革命. 中油表示,限制汽柴油硫含量是未来 必然趋势,美国环境保护委员会要求到 2004年时硫含量为30ppm,欧盟规定2005 年时汽柴油硫含量为50ppm,同时规定汽 油芳香烃含量为35%,从技术及时间上来 看,要达到这些新的标准,难度极高.大 多数的炼油厂为了实现汽柴油硫含量的新 规定,将无法进行必要投资,或乾脆予以 关厂,未来十年间,将造成供油量日益短 缺,燃油价格势必上扬(民生报91年2月4 日报导) . 2. 石油枯竭问题--目前全世界所消 耗原始能量,大约40%由石油供给.石油 因1950年代中东地区大规模开发油田,而 得以便宜价格大量生产,若按照现在的生 产量来计算,大约40年后,石油将开始枯 竭.1999年时,石油年产量约为253亿桶, 每桶的容量大约是159公升. 日本筑波大学功能工程系内山洋司教 授表示:石油并非在大约40年后突然消 失,一般油田在蕴藏量减少到开采前约40
%左右时,生产量将逐渐减少.内山教授 预估廉价的石油将自2015年开始减产,石 油价格可能暴涨,世界经济也会受到极大 影响.届时石油危机的发生原因将与过去 二次迥然不同,系源自石油枯竭,它的规 模,影响面可能远比过去大而严重(2000 年12月,牛顿杂志报导) . 3. 人口爆炸问题--预估21世纪地球 人口爆炸,到了2050年将达90亿人左右, 大约90%以上集中在开发中国家,开发中 ,平均每人每 国家的能量消耗量(1996年) 天消耗12公升的石油,美国平均每人每 天消耗26公升的石油,日本则平均每人每 天消耗13公升的石油.石油约於40年后枯 竭,毕竟是按照现在的生产量来计算,今 后若开发中国家每人每天消耗量增加,加 上人口爆增,石油枯竭势必更早来临,世 界经济将陷入恐慌. 以前人类的主要能源从木材转变为 煤,从煤转贬为石油,不久之后可能从石 油转变为天然气,这种能源转变史,可以 说是从较不乾净能源转为较乾净能源的历 史.能源含碳率与含氢率相较,含碳率越 高者所产生二氧化碳量越大.其中含碳率 最低者为天然气,只是以目前的生产量计 算,推测已确认的天然气约於60年后枯 竭,因此天然气无法成为终极能源.氢能 才是人类最后之终极能源(2000年12月,牛
顿杂志报导) .
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燃料电池的原理
燃料电池的起源,可追溯至西元1839 年,英人William Grove进行的水逆电解反 应时所发明之技术.燃料电池是一种能源 直接转换的发电装置,将燃料中的化学能 不经过燃烧,而以电化学方式藉著氢氧的 结合成水而产生电能,水可说是燃料电池 唯一的排放物.与一般电池相似,燃料电 池亦由阴,阳两个电极及夹於两电极中间

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