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能源走向環保已是不變的趨勢,因此各種能源中,被視為低碳清潔能源代表的「氫氣」,近來開始備受矚目。但在思考能源時,需從三個基本構面,包括生產、輸送、儲存來思考。以石油而言,生產在煉油廠,輸送靠管路與海陸運輸,儲存在加油站與汽車油箱。天然氣靠開採,輸送靠管路與海運,儲存在瓦斯廠或瓦斯桶;而電的產生來源是多樣的(水力、火力、風力、核能等),傳輸是靠交流電纜,少數儲存在蓄電池。也因此當考慮到氫氣時能否成為未來社會的主要能源時,則必須考慮的是,如何在兼顧環保與經濟的層面下產生氫氣、如何安全無虞的儲存、以及如何輸送分配。目前各國均有開始發展氫氣。例如冰島,為全世界第一個導入「氫經濟」的國家,人口32.5萬人,為歐洲人口密度最小的國家,電力來源全靠豐沛的水力與地熱發電, 2003年建造了冰島第一座電解水的加氫站,持續與跨國企業合作,積極投入氫能源的開發和運用,希望於2050年之前,以氫為國內所有陸上海上運輸工具之替代能源。但換個角度想,充電電池的運輸工具,也適合冰島。if (typeof(ONEAD) !== "undefined"){ONEAD.cmd = ONEAD.cmd || [];ONEAD.cmd.push(function(){ONEAD_slot('div-inread-ad', 'inread');});} 德國賓士汽車公司已陸續推出各種傳統引擎燃燒氫氣的氫內燃汽車,暫以昂貴但安心的鈦鐵合金氫化物為燃料儲存箱,是一種金屬存氫的方式,使用時加熱即釋放質子;對於氫燃料電池與鋰電池車輛也同步進行量產研發。日本推廣的小型家用燃料電池,自2009年開始販售Ene-Farm,利用自來瓦斯做重組(仍會排放CO2)產生氫氣,以燃料電池發電,運用熱水循環暖房,總能源效率高達85%以上,全年估計可以減少37%的能源消耗,減少49%的CO2排放(依據日本火力發電佔比做比較)。去年7月,日本NEDO發佈《氫能源白皮書》,希望2030年氫能可為日本提供約10%的電力。12月,豐田也推出量產的Mirai氫燃料電池車,並且開放相關專利使用權,加速普及。而觀察到國內,台灣目前也有由台灣科技大學與業者合作研發,發展出以更換低壓鋁合金氫氣瓶的燃料電池機車,並在北部與墾丁做實證示範研究。另外,位於花東的中華紙漿公司則與東華大學合作,透過在製紙過程,會產生大量的氫氣,將氫氣純化到國際標準;以中華紙漿公司與東華大學合作案而言,若能進一步將產生的氫氣應用到氫氣燃料電池機車上,光是華紙氫氣年產量,便可就近提供9萬輛使用,非常驚人。從最近美國特斯拉電動車與日本豐田氫燃料電池車競相推出,可看出這兩種新能源的在汽車上的應用競爭日益白熱化;但姑且不論未來設置氫氣站的難度可否克服、或是鋰電池高壓充電的風險可否排除等,一時之間兩種新能源的應用孰勝孰負還恐未知。在此建議台灣可選定公車總站作為應用場域,按部就班又有退路的來進行研發策略:1)可先將汽柴油內燃公車改裝成瓦斯內燃公車,裝設自來瓦斯管路到公車總站,推廣公車瓦斯鋼瓶的安全應用,減少公車行駛污染排放。2)與總站設置瓦斯重組產氫加氫設備,同時善用熱水商業用途(鄰近醫院、餐廳、泳池),公車瓦斯鋼瓶改成氫氣碳纖維瓶,管路改成非金屬,推廣氫氣內燃引擎的應用,完全抑制公車行駛污染排放,但總站的瓦斯重組仍會排放CO2。3)待國內燃料電池發展成熟,加上電動馬達,替換公車內燃引擎,推廣氫燃料電池的應用。4)待更經濟環保與效率的產氫方式出現(如綠色能源電解水),設置在公車總站(避免遠距離傳輸儲存),便能達到完全零排放的理想境界。退一步,若石墨烯、鋰電池快速充電是更經濟與成熟,與火力發電結構排放改善,氫燃料電池可以輕易改換成充電電池應用。展望未來,數十年內,當核融合(無輻射無廢料)發電商轉時,屆時將會需要大量從海水中提煉重水,在電解出氘(重氫)的過程中會有大量的副產物氫氣,若能提早規劃先行先試,不僅符合潔淨能源社會的期待,也讓台灣在從事前瞻科技研發前,能先透過此一大規模應用場域的測試,讓科技從修正中找到真正落實的應用價值;如此一來也才符合發展前瞻科技時,先研究,後發展與部署(Research, Development & Deployment)的重要意義。
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