工研院发表“台湾2050氢应用发展技术蓝图” 目标载具、发电及工业应用
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至2022年,全球已有超过30个国家地区发布国家氢能策略,台湾国发会宣告的2050年净零
排放路径图中,2050年台湾电力来源,有9%到12%,要仰赖氢能。工研院今(27)日发表
“台湾2050氢应用发展技术蓝图”,从“发电”、“载具”、“工业”三大氢能应用与氢
气供应面向,结合产业需求与技术发展,提出未来30年台湾氢能应用技术的发展策略,协
助产业掌握氢能商机,共同迈向零碳未来。
经济部表示,氢能是台湾迈向净零排放路径上的重要角色,因应未来台湾氢应用发展,经
济部积极透过成立“氢能推动小组”,结合公部门与国营事业资源,共同合作规划国内氢
能发展政策及应用,并已规划短期内投入经费于氢能应用、氢输储及国际合作前置准备等
工作。
工研院院长刘文雄表示,本次发表的“台湾2050氢应用发展技术蓝图”,是延续政府发布
之2050净零排放路径下,运用工研院内跨领域专家规划内容涵盖台湾在未来三十年于氢气
供应、发电应用、工业应用、载具应用,及法规标准、基础设施等氢应用发展等面向。
根据“台湾2050氢应用发展技术蓝图”规画,台湾将以净零为目标,发展混烧与专烧氢气
的燃气发电方式,并逐步取代以往燃烧化石燃料的发电机组以降低碳排。
在工业应用上,钢铁与石化产业则可利用氢气治金、钢化联产及使用低碳氢以降低制程碳
排,以及半导体制程所展生的大量余氢亦可加以回收发电。
在交通载具上,依照国发会净零碳排路径预估,台湾2050新挂牌道路用车全电动化,预估
2050全年达40万辆。其中高载重、长途运输的如大型客车与货车,更有25%将以氢燃料发
电。
工研院绿能与环境研究所副所长万皓鹏表示,蓝图规划中,建议可在台湾西岸分别设立北
、中、南三大氢应用园区,包括:搭配北部既有电厂改以混氢发电、中部离岸风电规划绿
氢生产,以及南部既有石化钢铁聚落的氢应用。
工研院现阶段已投入研发多项跨领域的氢应用技术,包含氢气的燃料电池系统、提供未来
氢能车所使用的高安全储氢瓶、运用在半导体产业的工业余氢发电系统和未来利用太阳能
、风力等再生能源电解水的产氢系统等。
工研院亦将持续与亚太氢能发展具领导地位的日本及澳洲交流请益,协助国内产业达成
2050年净零碳排。
【工研院氢应用重点技术】
氢能车专用用储氢瓶
工研院打造“载具用储氢气瓶”不只高安全,重量更减少60%以上
看准未来氢能在能源需求的占比、于陆海空交通工具的应用、加氢站取代加油站、氢燃料
电池等发展商机,相关投资方兴未艾。氢气为气态燃料,须以高压储氢瓶盛载,才能安全
地储存与输送,工研院透过纤维复合材料技术与自动化缠绕制程技术,成功开发高安全、
轻量化、耐腐蚀储氢瓶,已完成基于机械手臂的自动化缠绕制程系统,相较于传统龙门型
的纤维缠绕专用机,大幅降低建置成本,也更具小量多样的生产弹性,目前已与德宏集团
德宇复合材料合作。
材料范围涵盖高温硬化至中低温硬化、乾式缠绕或湿式缠绕等客制化材料技术及配套材料
制程设备,搭配轻量化结构设计与力学分析,可协助复材高压储氢气瓶产业国产化。
未来氢能电动车必备
体积轻薄的“金属板燃料电池电堆”为氢能车发电
为达成2050净零碳排之目标,氢能发电亦成企业必须选项之一。工研院研发之高功率金属
双极板电池组具有低成本、体积轻薄、高效率的特性,可作为交通载具或是利基产品使用
,其随时开关的特性加工研院独有的低成本金属双极板设计、多层导电碳薄膜与电池模组
化等专利技术,能有效提升电池功率密度与寿命,进而达到减碳效益。目前与捷克UJV、
CAS以及台湾6家厂商成立跨国金属板电堆研发联盟,共同开发电池、掌握关键自主技术,
提升产业技术量能。
此技术可应用于交通载具、可携式及备援电力市场,将有助于减少交通及能源部门之碳排
。
企业自给自足氢能发电
“定置型SOFC”燃料电池能利用工业余氢发电 解决企业碳排热点
SOFC (Solid Oxide Fuel Cell,固态氧化物燃料电池)以电化学反应将碳氢燃料能量转
换为电力输出,具有发电效率高(>55%)、低污染排放、低噪音之特点,系统适用天然
气、沼气、工业副产氢及纯氢等多元料源,为具潜力的氢能分布式电力技术。目前与亚氢
动力、帆宣科技等厂商合作,打造本土化系统技术能量,建立燃料电池产业基础。
国内自产绿氢关键技术
“再生能源电解产氢系统”利用太阳光电、风电水中取氢
为有效调节再生电力与并网利用率,并迈向2050净零碳排发展目标,电转气(Power to
Gas)中的电解水产氢技术是目前各国发展之重点技术,透过绿电所产生氢气可作为钢铁、
石化业者之洁净料源,不会有因天然气重组反应制作氢气所导致大量二氧化碳排放的问题
。因此透过建立自主化膜电解水产氢系统设计与触媒/膜材技术,以高效率、低成本、零
污染技术生产氢气与氧气,提供便宜的绿氢,也可供应二氧化碳氢化转反应的料源,可达
到减碳之效益。能钢铁、石化业者之洁净料源,极具市场发展潜力。
氢气结合碳捕获
“低碳世代绿色甲醇生产技术”将二氧化碳与氢气合成高值化学品
甲醇应用领域广泛,2021年全世界产能1亿吨,预估到2050增加到5亿吨,最重要的是甲醇
可转化成化工产业基础原料,所以由二氧化碳( CO2 )整合氢气(H2),生产绿色甲醇
取代化石资源是产业界拼零碳排不可或缺的关键技术。目前工研院与中钢、中油合作,透
过建立高性能二氧化碳触媒氢化技术,捕获的二氧化碳直接与氢气作用转化成甲醇,能同
时满足制程二氧化碳零排放及将废气转化高值化学品的需求,若结合使用再生能源,可达
到负碳排的效果。
制程氢气的循环经济
高效滤氢纯化模组可将工业制程余氢纯化再利用
能源转型如何和现有产业结合,由工研院研究团队研发出的高效滤氢纯化模组,具有低成
本、高效率的特性,能将半导体、石化等产业制程中的余氢进行纯化回收循环利用。高效
滤氢纯化模组透过低成本陶瓷金属材料部份取代昂贵钯金属,除具备成本优势外,透过筛
分隔离与质传过滤双机制技术,体积只有一般市售纯化器体的一半、能将制程所产生的约
70%余氢,纯化回收至产线再利用或是供给燃料电池发电,目前已与国内尾气设备处理厂
合作,解决国内产业即将面临的碳排痛点,打造台湾绿色供应链。