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氫能源介紹氫氣與氧氣燃燒可產生約2,600℃高溫,用電弧或加熱鎢絲將氫分子解離為氫原子,然後使這些原子重新化合時甚至可以產生3,400℃以上的高溫。由氫氧機電解出來的氫能源對於投入對有毒廢棄物處理的焚化業更是一項利多。台灣國內的石油完全依賴進口,卻幾乎每一家庭都有一輛汽車。中國人口13億,近年來經濟快速成長,使汽車的需求急增,車輛總數達到一千多萬輛。對石油的需求及環境的衝擊令人不敢想像,希望擁有汽車以帶來生活方便是人之常情,因此,石油的供給以及尋找可能的替代能源,是非常急迫的問題。由前一陣子石油價格的飆漲來看,可見氫能相關的問題應及早深入思考與行動。氫的生產與價格另一類則為非化石原料製氫法,主要製程有:水電解法水光電解法實驗室中少量製氫法利用水蒸氣裂解天然氣生產氫的成本約每公斤1美元,但運費高達2~4美元,視路途的遠近而定,因此氫的價格約每公斤3~5美元。1公斤的氫能大約相當於1加侖的汽油,目前的汽油每加侖約2.8美元,因此氫引擎汽車的燃料費用是難以和汽油競爭的。以上都是先前在2004年所做的估計,現應相對漲價。如果以氫燃料電池驅動車輛,能源效率大約是引擎的兩倍,則氫的燃料費用是具有競爭力的。氫的傳輸氫的儲存1.壓縮氫氣:氫氣可以經壓縮後儲存在加壓罐內,氣體的壓縮或液化是一種很昂貴的過程,壓力可以高至400大氣壓,因此需要定期檢查它的安全。2.液態氫:氫分子的正常沸點是20.27K或攝氏零下253度,液化的過程需要壓縮和冷卻,會用掉很多能源。由於溫度超低,液態氫的儲存需要特殊的低溫裝置,有些還是以雙層絕熱,外層存有液態氮,以減少氫氣的蒸發。另一個問題是蒸發氫氣的排放,也需要妥善的處理。3.固態形式:這並不是以固態氫的形式儲存,一般是使氫氣吸附在金屬氫化物或奈米碳管上加以儲存。金屬氫化物有很多種,氫的吸附率大多是本身重量的1~2%,有些可以高達5~7%。金屬氫化物也會透過化學吸附的方式吸附其他氣體,但不釋放,因此釋放出來的氫氣是很純的,惟金屬氫化物會因受污染而使存放壽命減少。氫能含量能源效率氫能燃料電池是一個理想的使用方式,既安靜又無環保問題,以電力驅動馬達帶動車輛的效率是內燃機的一倍以上。燃料電池有多種型式,使用質子交換膜的氫能燃料電池可在低溫下運作(攝氏60~100度),目前的轉換效率約40~50%,未來的目標必須提升至80%。但不要忘記,電動車的電池也有多種選擇。傳統的鉛酸電池技術已非常成熟,鎳氫電池可以安慰的是它使用氫能,燃料電池則可以使用天然氣或甲醇,它們都是不可忽視的競爭者。可攜式的小型氫能燃料電池已經發展成功,可使用於手機及筆記型電腦,只要儲存問題解決,長時間使用不是問題。就能源總量而言,它雖微不足道,但附加價值高,而且數量龐大。統整燃料電池的優缺點:低污染、高效率、低噪音、用途多、免充電、進料廣等優勢;高成本、燃料系統的選擇與相關技術的可用性需要一連串的測試來說服消費者接受、需受限於其反應性與穩定性等缺點。溫室效應氫氣的燃燒產物只有水,初看是絕對符合環保的要求,但實際上是否如此呢?地球上並沒有游離的氫氣可供開採,現階段95%是由水蒸氣和碳氫化合物反應而得,副產品就是二氧化碳。一般天然氣井本身就含有約9%的二氧化碳,相當可觀,使用前必須加以分離。即使是電解水生產氫氣,仍須消耗大量的電力,而我國大部分的電力來自火力發電,間接產生的二氧化碳很可觀。因此使用氫能並非沒有溫室效應的問題。使用裂解氫的氫燃料電池雖然可減少二氧化碳的排放,但也不是完全乾淨,製造的二氧化碳大約是傳統汽油引擎的38%。唯一可以安慰的是這些二氧化碳排放在人煙稀少的發電廠或生產工廠,不會造成都市的空氣污染,但對地球的溫室效應是同等的。安全問題歷史上發生兩件眾所周知的氫爆炸意外事件。一是1937年的興登堡飛船降落時發生的爆炸,事後的調查發現是火花先引燃氣囊材料的結果。死亡37名中有35名是跳船而死的,只有兩名是被燒死的,而其原因是外套附著有飛船上的柴油。另一事件是1988年太空梭升空時發生的意外,由於連接液態氫燃料箱的墊圈出現裂縫使氫氣外漏,在這種情況下,任何一種燃料可能發生的後果應是沒有差別的。未來展望參考文獻THEEND