產業觀測－廢料變綠金 餘氫發電的機會與挑戰

每年工業製程所產生的副產氫量約數十萬噸，這些氫氣若能轉換成低碳電力，將變成綠色轉型的亮點。圖／美聯社

身爲全球製造大國，臺灣使用氫氣歷史十分悠久，隨着產業發展，用量亦與日俱增，特別是在煉油、石化、鋼鐵及半導體產業中，製程須用上大量的氫氣作爲原料或助劑（爲了在工業生產過程中改善生產過程、提高產品質量、增加生產效率等而添加的化學性物質），每年工業製程所產生的副產氫量約數十萬噸，這些氫氣目前大都經由商業販售或燃燒方式處理，若能有其他的回收利用方式，如轉換成低碳電力，對產業而言，不但可以降低碳排，還可減少工業用電，把企業碳排的痛點，變成綠色轉型的亮點。

■氫能系零碳發電 淨零排放終極解方之一

氫，是宇宙中最豐富的元素，與空氣中的氧反應後副產物只有零碳的水，因此被各國視爲達成淨零排放的終極解方之一。其中氫氣最令人着迷之處就是零碳發電，在同樣的重量下，氫氣燃燒所釋放的能量約爲天然氣的2.5倍，還可於現有的燃氣渦輪機組與天然氣混合或是透過燃料電池實現低碳發電。

不過由於工業製程的餘氫往往含有許多雜質無法再投入原先製程利用，目前國內採傳統燃燒方式處理或是另行純化後販售。然而，隨着國際對產業減碳要求越趨嚴格，國內產業不僅須因應能源轉型挑戰，調整既有製程朝低碳化發展以維持產業競爭力，還要承擔企業社會責任共創永續環境。

要將餘氫轉爲低碳電力，首要克服的挑戰便是氣源分散且雜質不一的問題，因爲工業餘氫中的不純物可能會妨礙用於燃料電池發電的運轉效率與耐久性，因此餘氫需要先經過純化程序，才能讓燃料電池以最大的效率、最佳的運轉壽命進行發電。此外，在不同的應用對於氫氣純度的要求也有差異，例如，半導體業者製程用氫的純度需爲99.999％以上、汽車用質子交換膜燃料電池（PEMFC ）對氫氣純度要求則爲99.97％。因此，高純度且低成本的氫氣純化技術也是目前工研院技術研發重點。

■餘氫要純化去雜質 高純度低成本技術是研發重點

目前工研院研發的PEMFC混氫燃料電池發電系統，導入前端特殊處理設備，可以使用純度不到99％的氫作爲料源，系統可穩定發電且已完成示範運轉，發電效率也達到商業化產品水準，更於2023年順利催生氫豐綠能科技新創公司，目前已與半導體業、冶金業之工業餘氫合作進行餘氫回收發電循環經濟應用。

過去國內燃料電池主要當作備援電力或一般市電較難普及的偏遠場域爲主。隨着近期淨零排放議題受到高度關注，產業紛紛從拓展綠能技術研發方向、增加工廠自用發電、提高電力穩定性及永續減碳等角度出發來投入燃料電池分散式發電系統建置。由於燃料電池具有多料源特性，可同時使用天然氣及氫氣發電，若能運用製程餘氫循環利用當作發電料源，不論從發電成本或減碳效益來看對企業都極具效益，也是一種新的氫經濟。

目前工研院積極推動氫氣的應用與發展，不僅推出新創公司，也與國內氫氣與燃料電池產業鏈上下游業者合作推廣燃料電池系統產業應用。此外，爲加速氫應用技術及產業化發展，已於臺南沙崙建立具備氫氣生產、輸儲、發電應用的氫應用示範驗證平臺，透過技術驗證與產業先期投入，共同推動氫應用產業鏈發展。氫應用技術的發展與應用，對於臺灣及全球的能源轉型至關重要，透過持續的技術創新與產業合作，我們一起實現淨零排放的未來。