整理包／打造氫谷變矽谷！全球氫能產業大爆發 如何運用、概念股有哪些？七大觀念一次看

你知道台灣正試圖打造媲美美國矽谷（silicon valley）的台灣氫谷（hydrogen valley）嗎？不只美國豪投70億規劃氫能投資案，台灣也由工研院領軍超過百家台廠，將持續衝刺太陽能、風電外的氫能。國內外大舉搶進到底哪裡好？氫能概念股引擎動了？對此，《經濟日報》整理相關產業資訊，供讀者參考。

一、氫能將成未來不可或缺能源？

美國總統拜登與能源部長格蘭霍姆去(2023)年10月13日在費城港宣布，已選定七個可享美國政府補助的氫能投資案，包括亞馬遜（Amazon）和埃克森美孚( Exxon Mobil）參與的氫能計畫，將可分享總金額70億美元的聯邦補助。（延伸閱讀：美砸70億美元 補助氫能投資）

屆時還將在費城港使用賓州、德拉瓦州、紐澤西州提出的氫能中心，為卡車和其他重型設備提供燃料。拜登讚揚這些氫能投資案嘉惠經濟，將可帶來工會「薪資優渥的工作」，而且有利美國因應氣候變遷。

台灣部分，智慧能源周也在2023年10月18日登場，其中，官民六大企業集團與國營事業包括台塑集團、台泥（1101）、台肥、聯華、中油、台電，均將分別端出儲能與氫能布局成果，打造淨零生態系、搶進上兆美元大市場。（延伸閱讀：智慧能源周...氫能儲能上秀 打造淨零生態系、搶上兆美元商機）

二、氫氣能源有哪幾種？

作為新型潔淨能源，氫能未來發展可期，而氫能種類大致可分為下列四種：

1. 綠氫（green hydrogen）：

使用可再生能源，如風力發電、水力發電等，所產生的電力進行電解水所產生的氫能稱為「綠氫」，其在製程過程中幾乎零碳，所以非常適合做為未來綠色替代能源發展，但成本也較高。以台灣現狀來說，無法成為氫能發展主力。

*電解：通過電流，將水（H ₂ O）分離成氫氣（H ₂）與氧氣（O ₂），達成氧化還原反應。

2. 灰氫（gray hydrogen）：

製造成本低，為現今主流氫能技術，根據財團法人汽車研究中心資料顯示，灰氫主要以高碳燃料重組技術、氣態燃料重組技術、低碳液態燃料重組技術的方式產氫，並會運用於「燃料電池」上。

而所謂的「重組產氫」就是利用觸媒（催化劑；反應前後保持不變的元素化合物）以化學方式將燃料中之氫原子取出產生氫氣。另有透過煤，氣化產製的氫能，稱為「褐氫」。

*燃料重組技術：使用煤氣（CO）或天然氣（CH₄）加水蒸氣（H₂O）進行化學反應，產生氫氣（H₂）及一氧化碳（CO）或二氧化碳（CO₂），此種方法會排放大量碳元素到空氣中，是目前工業常用的製氫方式。 主要可分為汽油、柴油等生質燃料的高碳燃料重組技術、天然氣為主的氣態燃料重組技術，以及以甲醇為原料的低碳液態燃料重組技術。

3. 藍氫（blue hydrogen）：

使用化石燃料製氫（灰氫），再利用碳捕捉技術，將製作氫氣中所排放的二氧化碳回收並封存的氫氣，就會被歸類在藍氫 。但製造藍氫以現有的封存二氧化碳再利用技術成本較高，製造成本也因此提升。

另還有利用技術將天然氣中的氫抽離，再將二氧化碳以固體方式封存的藍綠氫 （Turquoise Hydrgen），可有效降低碳排並增加二氧化碳用途，但製程需要大量燃料，技術成本高。

4.粉紅氫（blue hydrogen）：

使用核能提供的電力，進行水電解產生的氫被歸類為粉紅氫。根據台達電子文教基金會整理資料顯示，據《路透社》報導，加拿大陸地能源公司（Terrestrial Energy）研究發現，核反應爐供應的高溫熱能，比傳統的水電解法產氫可提高最多四成效率。

顧問公司拉札德（Lazard）發表《2023年能源均衡化成本報告》（LCOE Report）評估，既有核電廠生產粉紅氫的成本，在補貼和沒補貼的情況下，分別為每公斤0.48～1.81美元以及2.75～ 4.08美元，堪稱最低廉的產氫方式之一。

三、氫能成「黑馬」 三關鍵技術打造下一座護國神山

目前台灣氫氣在法規中仍屬於工業副產物或工業製程的「原料」，需透過修訂《能源管理法》，才能被視為「能源」，並進一步針對氫能進口、生產、銷售、設置、安全要求及無碳認證等規範，訂定「氫能管理專法」。

不過，產業部分，則由工研院積極主導設立氫豐綠能科技股份有限公司，以及建立台灣氫能與燃料電池夥伴聯盟，發展多項技術，要將台灣打造成媲美美國矽谷的台灣氫谷。

A. 混氫技術

因為氫氣產量短期有限，半導體工業製程也會排放工業副產氫 ，藉由混氫混燒的方式，可以暫時維持氫氣需求量不會驟升，並有效利用多餘的「廢氫」，也能在短期內見到減碳效果。（延伸閱讀：氫能起跑／半導體不要的廢料，竟能拿來發電，這兩位「氫瘋雙俠」怎麼辦到的？）

據工研院報導指出，國發會預計於2050年氫能占比將提升至9～12%。根據氫能藍圖規劃，未來將以混燒或專燒氫氣的燃氣發電，逐步取代燃燒化石燃料的發電機組。

台電副總經理郭天合先前則表示，2022年4月與西門子簽訂氫能混燒合作備忘錄（MOU），今年（2023年）將混燒5%氫氣評估可行性，預計2040年將混燒比例拉高至20%。

未來天然氣電廠將轉型燃氫氣，工研院預估，2050年氫氨需求約700萬噸，氫氣約385萬噸、氨約315萬噸。其中氫氣進口約75%、自產25%。

*氨同樣因為經化學反應不含碳（氫跟氮反應），近年也逐步受到討論，但其反應後產出氮化物為污染物之一，利用效果有待商榷；此外，氫氣雖然好取得，但目前政府力拚「純淨」綠色氫能，成本高，有相對難度，大部分還是以灰氫、藍氫的「準綠能」為主。

李鈞函強調，「我們鼓勵業者，與其把副產氫燒掉，不如拿來發電，不但可以降低碳排，還可增加電費的收入，把副產氫的痛點，變成更有價值的事情。」

B. 研發特殊氫瓶

氫氣分子極小，運送時須以高壓儲氫瓶進行裝運，若以一般的鋼瓶儲存，氫氣會鑽入金屬的結構中，長久下來，金屬瓶會產生氫裂（hydrogen embrittlement；氫氣鑽入金屬等物質中，會加速物質退化、疲勞現象）現象。

對此，據工研院指出，利用碳纖維複合材料打造儲氫瓶，透過碳纖維分子比氫氣還要小的特性，不但重量減少60%以上，使用上也更加安全。

技術層面，工研院完成基於機械手臂的自動化纏繞製程系統，相較於傳統動輒上千萬元的龍門型纖維纏繞專用機，能大幅降低建置成本，並具有小量多樣的生產彈性。目前這項技術已和德宇複合材料合作投入開發，未來將鎖定氫能車儲氫瓶市場。

C. 去碳燃氫

不僅要減少碳排，還要主動「去碳」，又可以分成兩種不同方向的策略，分別為「碳捕捉、再利用與封存」（ CCUS；carbon capture, utilisation and storage, ）與碳捕捉技術（CCU； Carbon Capture, Utilization ），前者多了封存技術，技術難度較高，運用範圍尚未廣泛。

CCUS技術六步驟：1. 識別來源 -> 2. 捕獲與分離 -> 3. 淨化與壓縮 -> 4. 運輸 -> 5. 儲存 -> 6. 再利用

其中 CCUS 技術與過往僅封存，只有增加成本不同，轉而將捕獲的二氧化碳，將其轉化成有價值的產品或材料，以達到碳的再利用。

氫能是 CCUS 技術中的一個重要組件，因為氫氣可以用作還原劑，將捕獲的二氧化碳與氫氣反應，產生甲烷（天然氣的主要成分）、甲醇或其他有用的化學品、生質燃料。這些產品可以再用於工業製程、化學產品生產或能源存儲等，完成一個完整的循環。

四、燃料電池新紀元 氫能成最佳推手

燃料電池有別於原電池（一次電池；不可充電電池），可以透過穩定的供應氧和燃料來源，在燃料耗盡前，持續不間斷的提供穩定電力。

根據維基百科指出，1839年，英國物理學家威廉·葛洛夫製作了首個燃料電池。而燃料電池的首次應用就在美國國家航空暨太空總署1960年代的太空任務當中，為探測器、人造衛星和太空艙提供電力。在搭上氫能熱潮後，運用將更加廣泛。

燃料電池（Fuel cell）

燃料電池是一種主要利用氧或其他氧化劑進行氧化還原反應，把燃料中的化學能轉換成電能的發電裝置 。其中，使用的「氫」燃料可以來自於任何的碳氫化合物，如：天然氣、甲醇、乙醇、沼氣等。

目前燃料電池按其使用電解質的種類，主要可分為：

質子交換膜燃料電池（PEMFC、PEMC； Proton Exchange Membrane Fuel Cell）

直接甲醇燃料電池（DMFC； Direct Methanel Fuel Cell）

固體氧化物燃料電池（SOFC；Solid Oxide Fuel Cell）

鹼性燃料電池（AFC；Alkaline Fuel Cell）

磷酸型燃料電池（PAFC；Phosphoric Acid Fuel Cell）

溶融碳酸鹽燃料電池（MCFC；Molten Carbonate Fuel Cell）等

其中，又以 PEMC、DMFC 和 SOFC 較多為廠商與研究機構所開發。

SOFC電池備受關注

近年氫能議題浮現，而常見於國外，作為氫氣儲能發電的 SOFC 電池也受到關注。

根據工研院報導指出，SOFC 電池是透過電化學反應，將碳氫燃料能量轉換為電力輸出，具有發電效率高（大於 55%）、低污染排放、低噪音等特點，SOFC 系統可適用天然氣、沼氣、工業副產氫及純氫等多元料源，是極具潛力的氫能分散式電力技術。

除了發電外，SOFC 電池附帶產出的熱水，也能多元運用在供熱、醫療、溫泉等措施上。工研院與亞氫動力等公司合作，建立本土化 SOFC 系統整合技術，自製率達 75%。

目前已打造一套系統置於台南沙崙綠能科技示範場域。同時也與中油公司展開實場驗證，後續將布局國際燃料電池分散式電力市場，帶動國內相關產業發展。

PEMC電堆技術省成本

在燃料電池核心組件電堆中，雙極板扮演重要角色，不但要具有耐高溫、防腐蝕，還要有高導電性等特性。不過，過去雙極板大多採用碳板（石墨），厚度較厚，體積難以縮小，同時放在移動載具上時，也容易因為震動而裂開。

經工研院研發，開發金屬雙極板技術，除有效解決體積、成本（傳統碳板的50%）問題，也更加耐震動、耐衝擊，適合用在交通載具或設置於如：可攜式及備援電力設備上。

其隨時開關的特性，搭配獨有的金屬雙極板流場結構設計、多層導電碳薄膜與電池模組化等專利技術，能有效提升電池功率密度與壽命，進而達到減碳效益。

五、 氫能車問世 將再改寫車史？

除了大型氫能儲存設施，燃料電池同樣運用於氫能車發展上，過去幾年雖然氫能車已有發展，但市場仍是以電動車為主，不過，隨著政府大力推動，各家廠商看準藍海商機，紛紛搶進，未來規模有望盛於電動車潮。

氫能車技術

氫燃料電池電動車的動力，來自車內儲存的氫氣與燃料電池進行化學反應，並產生動力驅動車輛，行駛過程中只會排放水，因此又被稱為「終極環保車輛」。

氫能車作用原理很簡單，根據太古汽車（VOLVO）資訊指出，氫氣可用於為類似於壓縮天然氣（CNG）引擎「內燃機」提供燃料的氫內燃載具（HICEV）。

以及另一種解決方案，在燃料電池中使用氫氣，氫氣在燃料電池中產生電力來為車輛提供動力的氫燃料電池載具（FCEV）。此外，氫氣還可以作為輔助燃料電池使用，為電池供電的電動汽車延長行駛里程。

氫能車v.s電動車

看準能源商機，日韓車廠紛紛投入資源研發氫能車，並逐步推動普及化，台車廠也不落人後，先前三陽（2206）宣布與現代汽車（Hyundai）合作引進氫能源車。

此外，和泰車（2207）也與工業氣體大廠聯華林德共同宣布，將攜手氫能車輛先導示範。至於氫能車發展吸引力，對於電動車發展是否又會受到影響？（延伸閱讀：VIP》和泰攻氫能車 邁大步）

首先，氫能車（FCV；燃料電池車）解決了純電動車（EV）最大的痛點，根據媒體 InsideHook 報導指出，電動車因電池無法忍受低溫，在零下的環境中行駛，續航里程會比平常少20%。在低溫條件下，對氫能車進行測試，在攝氏零下30度的極端氣候，仍照常行駛。

在充能與續航方面，根據 TOYOTA 表示，其旗下氫能車種 Mirai，加一次氫可行駛600-700公里，相較電能車續航力久，當車輛於加氫站進行加氫時，平均僅需3-5分鐘，時間上大幅領先於電動充平均時間的20-30分鐘。（延伸閱讀：VIP》氫能車行不行／加氫5分鐘可跑上百里，有里程焦慮的電動車該怕了嗎？）

不過，以現階段來說，設置加氫站的成本約為充電站的5倍，而運送氫氣通常以液化氫的方式進行，需要在極度低溫（攝氏-253度）並存放於特殊鋼瓶中，較為複雜；且在氫能車的設計專利集中於數家車廠的情況下，氫能車暫時難以有多元廣泛的發展，若能突破技術限制，未來可期。

六、氫能立法 台灣氫鏈大躍進

除了技術發展，國內廠商最關心的應該還是政府的立法進度，經濟部能源署9月公布《加氫站銷售氫燃料經營管理許可辦法》，終於讓氫能業者有法可循，該法明定各項加氫站經營規範，包括限制加氫站需與學校、醫院等公共場所，保持規定距離；需具備儲氫槽、氫氣處理設備等設施，並遵守各項安全衛生規範。同時也訂出加氫站經營管理申請辦法，開放業者申請。

台廠供應鏈動了

中油宣布將在今(2023)年底，引進全台首座移動式加氫站，短期示範先行可移動式加氫站，預計先試行一年再擴大至北中南等據點，預計每日供氫量60至80公斤，服務2台大巴或10輛小客車；氣體製造商聯華林德也打算在台南樹谷工業園區設立示範加氫站。有了加氫站後，未來氫能車發展也將可期。（延伸閱讀：氫能車時代來臨！加氫站辦法上路 明定安全距離、開放業者申請）

七、台灣氫能供應鏈 逐步抬頭

「氫谷」議題引發全球熱議，並成為科技界的新典範，除日本大力推行氫能產業外，台灣也逐漸引介氫能發電，使其成為綠能大軍的重要成員，激勵「氫經濟概念股」躍居未來市場布局的新寵。