稅前售價從¥670萬日圓(~$57,400美元)起,政府獎勵金則補助¥200萬日圓(~$19,600美元)[9]。 首批販售對象僅限於政府機關和企業顧客,截至2014年12月 ( )[update],日本國內 Mirai 訂單已經超過400輛,超越首年銷售目標,候補訂單也已排到一年之後[48]。 氫氣燃料電池 依據日本政府的稅務法令規定,Mirai 的車體尺寸適用較高的稅率級距,車重也符合日本道路稅法年度課徵對象。 2015年1月豐田汽車宣布 Mirai 氫氣燃料電池車產量將從2015年的700輛,提高至2016年的2000輛,以及2017年的3000輛[47]。 KR Sridhar 表示,台廠有強大的技術能量,他樂觀相信能在電力供應系統從集中走向分散式電網浪潮中,台灣業者將可扮演關鍵角色,對於是否委託台灣 OEM 廠協助BE組裝最終設備?
根據「臺灣2050氫應用發展技術藍圖」規畫,臺灣將以淨零為目標,發展混燒與專燒氫氣的燃氣發電方式,並逐步取代以往燃燒化石燃料的發電機組以降低碳排。 在工業應用上,鋼鐵與石化產業則可利用氫氣治金、鋼化聯產及使用低碳氫以降低製程碳排,以及半導體製程所展生的大量餘氫亦可加以回收發電。 在交通載具上,依照國發會淨零碳排路徑預估,臺灣2050新掛牌道路用車全電動化,預估2050全年達40萬輛。 其中高載重、長途運輸的如大型客車與貨車,更有25%將以氫燃料發電。 工研院綠能與環境研究所副所長萬皓鵬表示,藍圖規劃中,建議可在臺灣西岸分別設立北、中、南三大氫應用園區,包括:搭配北部既有電廠改以混氫發電、中部離岸風電規劃綠氫生產,以及南部既有石化鋼鐵聚落的氫應用。
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《財訊》報導指出,中油與工業氣體大廠聯華林德將分別在高雄和台南打造加氫示範站;台電也和西門子能源、奇異、三菱重工等公司簽署合作備忘錄,合作混氫、混氨等技術。 台經院研究一所副所長林若蓁指出,政府的政策讓氫能似乎名正言順了,使得相關技術加速商轉,未來可望有更多跨國合作,以及更多技術落地實際應用,國內業者也會進一步成長。 《財訊》報導指出,澳洲風力、太陽能等再生能源潛力可觀,對發展綠氫也十分積極。 聯邦政府計畫讓氫氣取代煤炭和天然氣,成為新的主要出口品項,預定2030年成為氫氣大國。 風力、太陽能蘊藏同樣豐富的智利,2020年也發表了綠氫國家戰略,誓言成為全世界最廉價的綠氫生產國。 多間公司都有研發氫氣車,資金有來自私人及政府,但福特汽車已經放棄,並將資源投放於純電動車上[3];雷諾-日產汽車在2009年宣佈停止研發氫氣車[4];通用汽車公司在2009年10月宣布減少在氫氣車的研發,原因是認為氫氣車距實用化還有相當距離[5]。
氫被視為終極的潔淨能源,展望新能源發展,工研院昨(27日)發表「台灣2050氫應用發展技術藍圖」,延續今年3月國發會公布的2050淨零路徑,從發電、工業、移動載具三大氫能應用,替未來30年氫能技術、應用發展開啟新篇章。 使用燃料電池便攜電源系統可以在生活領域中使用(即電子產品,露營車,小木屋,海上),在工業領域中(即為偏遠地區提供電力,包括氣/油井場,通信塔,安全,氣象站等)使用,和在軍事領域中使用。 質子交換膜燃料的不同組成部分是雙極板、電極、催化劑、膜和有必要的硬體。 雙極板可以不同類型的材料製造,如金屬、表面包覆的金屬、石墨、柔性石墨C–C複合,carbon–polymer複合材料等。 膜電極元件(多邊環境協定MEA),被稱為心的質子交換膜燃料和通常使夾在兩個催化劑塗層碳論文的質子交換膜。
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但其技術要推進至商業化應用仍有相當一段距離,需靠政府提高長期支援力道,藉由技術提升拉抬市場需求,以利發電成本下滑及擴展其應用範圍。 利用化石燃料製氫之後隨即搭配二氧化碳捕獲、封存與再利用機制(Carbon Capture, Storage, and Usage;CCSU)成為低碳氫氣。 優點是製程的碳排放量有效降低可符合國際需求,缺點是CCSU技術成本高,因此藍氫最低成本也要每公斤1.5美元,但最高成本為每公斤2.9美元,在碳稅較高的地區比灰氫略低。 欣興電子宣布,2023年起將投入40億元,導入氫能燃料電池。
- 如此一來,不僅能同時滿足製程二氧化碳零排放及將廢氣轉化高值化學品的需求、提高甲醇生成效率,更降低反應溫度、節省能耗。
- 工研院綠能所氫能與燃料電池計畫經理李鈞函強調,「台灣每年產生大量工業餘氫,如何有效地利用氫燃料電池,將工業副產品廢氫回收再發電,是我們研發團隊鎖定的目標」。
- 萬皓鵬指出,目前臺灣氫氣用量大約在30~40萬噸,主要來自以石化燃料產氫,幾乎百分之百都是灰氫。
- 目前灰氫因為有排碳,無法符合取得綠電資格,不過,灰氫仍有機會變藍氫,只要加裝碳捕捉設備,捕捉九成的排碳,就能轉變為潔淨能源。
- 近期工研院連結捷克UJV、CAS以及臺灣6家廠商,成立跨國金屬板電堆研發聯盟,共同開發燃料電池,掌握關鍵自主技術。
- 在工業應用上,鋼鐵與石化產業則可利用氫氣治金、鋼化聯產及使用低碳氫以降低製程碳排,以及半導體製程所展生的大量餘氫亦可加以回收發電。
- 由於鹼性燃料電池是以氫氧化鉀作為電解質,因此若由進氣口中進入電池的氣體中含有二氧化碳,氫氧化鉀會與二氧化碳反應形成碳酸鉀,碳酸鉀則會堵住碳電極上的孔,氫氣或氧氣無法與電解質接觸,會嚴重影響發電效率。
目前工研院與中鋼、中油合作,透過建立高性能二氧化碳觸媒氫化技術,將捕獲的二氧化碳直接與氫氣作用、生成甲醇,可轉化成乙烯等化工產業基礎原料。 未來天然氣電廠將轉型燃氫氣,至於燃煤機組,郭天合透露,年底預計和三菱公司簽MOU,使用林口發電廠混燒5%氨氣,目標2030年混燒20%。 工研院預估,2050年氫氨需求約750萬噸,氫氣約435萬噸、氨約315萬噸。 國發會的淨零路徑中,氫能占我國2050年電力來源9~12%。
氫氣燃料電池: 應用
許多企業走在政策前面,已經改建,或正評估改建廠房,以因應能源轉型。 他們會委託業者評估包括氫能在內的整體能源解決方案,讓台灣氫能業者忙得不可開交,但比起過去忙著在世界各地找商機,現在感覺踏實多了。 只是不可諱言,在相關技術成熟前,發展綠氫恐怕還需要一段時間。
現今全球氫氣生產大部分為灰氫,隨著技術提升與成本下降,預計在2040年綠氫將會成為主力。 目前工研院與中鋼、中油合作,透過建立高性能二氧化碳觸媒氫化技術,捕獲的二氧化碳直接與氫氣作用轉化成甲醇,能同時滿足製程二氧化碳零排放及將廢氣轉化高值化學品的需求,若結合使用再生能源,可達到負碳排的效果。 氫氣經過反應後,只產生水、不排放二氧化碳,被視為淨零碳排的解方之一,全球已有超過30個國家及地區發布氫能戰略。
氫氣燃料電池: 市場和經濟
未來可朝向前瞻製氫技術研發、臺灣氫需求與減碳潛力分析、再生能源電解製氫整合場域模擬分析三大方向前進,實現氫能經濟願景。 產業界的投入以燃料電池發電系統與交通工具居多,如中興電工利用燃料電池示範微電網系統、聯合再生能源研發燃料電池機車等,近期氫╱氨渦輪發電、中大型商務運輸工具、加氫站等基礎設施等相關專案也正陸續發展中。 在各國如火如荼展開氫能戰略之下,臺灣的氫產業發展狀況如何?
氫是宇宙最豐富的元素,能量密度大,燃燒後又不會產生二氧化碳,因而被視為「終極潔淨能源」。 燃料電池(Fuel Cell),是一種發電裝置,但不像一般非充電電池一樣用完就丟棄,也不像充電電池一樣,用完須繼續充電,燃料電池正如其名,是繼續添加燃料以維持其電力,所需的燃料是「氫」,其之所以被歸類為新能源。 燃料電池具有低污染、低噪音、免充電、高效率、壽命長、適用範圍廣和可以分散式供電的特性,在國際上已成為爭相研發的重點科技。
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模式三,則是著重氫出口,主要以欲從化石能源出口轉型的地區,例如澳洲、中東和北非等國家或區域為主,為了加快其產業轉型速度,降低運儲成本是其發展關鍵。 臺灣每年產生2.7億噸二氧化碳,想要減碳,除了從源頭減量,也能將二氧化碳捕獲再利用與氫氣反應,合成為重要的基礎化學品甲醇。 甲醇應用廣泛,可轉化為一氧化碳、醋酸、烯烴、芳香烴等化工產業的基礎料源,2021年全球甲醇用量約1億噸,預估至2050年成長至5億噸,臺灣每年也要進口高達150萬噸甲醇,市場商機龐大。 工研院以碳纖維複合材料打造儲氫瓶,由於碳纖維分子比氫氣還要小,因而更加安全,重量也減少60%以上,更加輕量化。
TFCS 比內燃機具有更好的能源效率,驅動時在操作點亦無排放CO2、或倍受關注的硫化物(SOCs)。 Mirai 系統 9 秒內可從 0 加速到 97 km/h(0 加速到 60 mph),加速過程中3 氫氣燃料電池2023 秒內可從 40 加速到 64 km/h (25 加速到 40 mph)。 Mirai 充氫氣燃料僅花費 3 到 5 分鐘,豐田汽車期望加滿氫氣箱時可跑 480 公里(300 英里)里程範圍[35]。 Mirai 配置一標示H2O按鈕,可開啟車尾的一道門,以洩出從燃料電池氫、氧化學反應所形成的水蒸氣[37]。 每行駛4公里可排放H2O(或水容量)240 mL[41]。
氫氣燃料電池: 燃料電池
但若採用燃料發電,純度需達99%以上,如果餘氫雜質過多,可能會讓燃料電池的觸媒受到毒化,降低發電效率。 工研院投入開發工業餘氫的純化跟回收技術,可將50%的低濃度氫氣直接發電或回收純化到99.999%回到製程使用,讓餘氫發揮最大價值。 萬皓鵬指出,未來氫能主要有三大應用,也就是發電、工業應用和交通載具,臺灣各有不同機會。 首先在發電上,分為定置型發電和分散型發電兩種模式,前者就像大眾熟知的火力發電廠,後者最具代表性的就是燃料電池發電。 從取之不盡的水資源中分解氫,透過能量轉換提供電力並生成水,如此周而復始的資源循環,描繪出人們對於未來永續世界的想像。
工研院綠能所氫能與燃料電池計畫經理李鈞函強調,「台灣每年產生大量工業餘氫,如何有效地利用氫燃料電池,將工業副產品廢氫回收再發電,是我們研發團隊鎖定的目標」。 根據最新研究統計,台灣工業餘氫量一年有60億立方米,如果能將工業餘氫全數作為發電使用,預估發電總量將達到413萬瓩,相當於4部核能機組量能,是相當可觀的發電效能。 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)。 氫氣燃料電池2023 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。
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道路上的絕大多數汽車將依靠電力或燃料電池運行,飛機將主要依靠先進生物燃料和合成燃料,全世界數百家工廠將使用碳捕集或氫氣。 高力發展氫能發電技術已經長達數十年之久,認為燃料電池是具有潛力的新能源綠色發電工具,目前專注發展甲醇重組型燃料電池發電系統(Reformed Methanol Fuel Cell,RMFC)。 燃料電池發電系統,可作為輔助電力、緊急備用電力、獨立電源供應、電力系統整合發電。 氫氣燃料電池 氫氣燃料電池 在此情況之下,將氫氣再次轉化以減少運氫成本也成為近期討論話題之一,例如與氮合成為綠色氨氣,由於氨氣性質較為安定,且可同時作為燃料或載體,致使許多有綠氫生產潛力的地區已開始著手研發。
甲醇燃料電池發電機是取代傳統柴油發電機的最佳新能源解決方案。 甲醇(工業酒精)由於具有高能量密度的優點,55加侖的甲醇就可以產生200度(kW-h)以上的電力,很適合長時間穩定供電。 此外,甲醇具有穩定安全、低成本、取得容易及運輸儲存方便的優點,是一種可靠的能源。 但是,由於推動運輸產業減碳、可再生能源成本下降,以及世界各國政府為進一步開發該技術制定了更詳細的策略,我們看到了新的契機。
氫氣燃料電池: 電解水產氫正夯 使用再生能源的「綠氫」加備受矚
近期氫燃料電池的技術發展趨勢是以開發商用定置型(stationary)燃料電池與燃料電池車(fuel cell vehicle)為主,而美國、日本、歐盟等主要發展國家皆開始進行佈建加氫站的規劃,透過建構完善的加氫站網絡以助於加速氫燃料電池技術與市場需求的進展。 由於質子交換膜燃料電池的操作溫度約攝氏80度,適合作為車輛載具動力的來源,而固態氧化物燃料電池可達攝氏600度,較適合於熱電共生系統。 而為了要與國際共同實現淨零排放願景,亟需仰賴能源循環模式之建構,而為了確保實現有效率且潔淨之能源循環,需要納入氫燃料電池的協助。 氫氣是廣存地球上的乾淨燃料之一,因其燃燒後的產物只有水,並可以用多元形式加以儲存,所以是一種潔淨能源載體。 後續也有多元化循環利用方式,例如當有過剩再生能源電力時,透過電解水(water electrolysis)方式生產氫氣後,以氫或氫衍生物的方式儲存,可以提供給產業作為燃燒使用,亦可以做為氫燃料電池之燃料,反應產生穩定且乾淨的電力與水,並提供給運輸部門或住商部門使用。 而此種透過水生產氫氣,氫氣透過氫燃料電池產生電力與水的雙向轉化模式,便促進了能源潔淨循環利用之實現。
2014年,南韓現代汽車開始在加州以租賃方式提供燃料電池車 Hyundai ix35 FCEV,一般消費者購買則要到2015年10月豐田Mirai從美國上市,到2016年6月時已經在美國、英國、丹麥、挪威、比利時等地販售[49]。 在陽極上,催化劑將燃料(通常是氫氣)氧化,使燃料變成一個正電荷的離子和一個負電荷的電子。 一旦達到陰極,離子與電子團聚,兩者與第三化學品(通常為氧氣)一起反應,而產生水或二氧化碳。