綠氫，真正的潔淨科技！？︱綠能

綠氫是潔淨科技嗎？所有的非自然，都會造成污染！但是人類沒有辦法生活在沒有能源、沒有科技的世界裡，而照目前的資訊來看，「綠氫」或許真的是下一個可行的解決方案！

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Green hydrogen: A pathway to a sustainable energy future

Article ∥ Qusay Hassan, Sameer Algburi, Aws Zuhair Sameen, Hayder M. Salman, Marek Jaszczur

International Journal of Hydrogen Energy; Volume 50, Part B, 2 January 2024, Pages 310-333

綠氫，是潔淨科技嗎？會不會是對地球生態永續最佳的能源解方呢？

地球環境問題每況愈下，為了永續，例如電動車、太陽能車、氫能車等等解決汽車產業污染的方案陸續被提出，但其實鋰電池、太陽能電池與太陽能板也逐漸引發所衍伸的負面環境的議題；無論是否含有"有毒物質"，電池與相關零組件、設備的回收確實都須謹慎，否則依然會因為成為事業廢棄物而影響環境。

為了解決環境問題，氫能是不是接下來可行的替代產業呢？這個問題就留給各國政府與專家學者們來決策！而對氫能有興趣的人，可以一起來看看這篇2024發表的「綠氫」期刊論文：

永續能源的發展已成為重大挑戰，使用再生能源電解水產生的「綠氫」成為"減少人類對化石燃料依賴"的最佳解決方案，是專家學者們持續研究的主題。

「綠氫」是利用太陽能、風能或水力發電等再生能源，透過電解水的過程生產氫氣 (利用綠電將水分子分離成氫原子和氧原子)；與傳統使用天然氣產生的「灰氫」或「藍氫」不同，「綠氫」的生產與使用過程中不會排放溫室氣體，供應與價格也相對穩定，所以被眾多學者認為是最環保且永續的能源選擇。

「綠氫」在全球能源結構中扮演著解決"氣候變遷、能源安全和永續發展"等等問題的重要角色，發展完善的「綠氫」產業，還能擁有下列優勢：

• 應對氣候變遷：以綠能來產生氫能，可以減少人類對碳密集型能源的依賴，實現淨零碳排。
• 能源的儲存與靈活性：「綠氫」的儲存和運輸方便，是能源儲存和電網平衡的理想解決方案。
• 產業脫碳：一般傳統產業很難使用傳統的再生能源來實現脫碳，而「綠氫」就可以做為低碳能源的原料來協助這些產業減少碳排。
• 加強能源安全：利用在地再生能源產氫，除了可以減少對進口化石燃料的依賴，也能因此提高能源安全並降低地緣政治風險。
• 經濟成長與創造就業：隨著基礎設施的投資，新興產業及就業機會也會隨之出現。

「綠氫」的生產技術，依耐用性短到長，依序為：鹼性電解法(AE)、質子交換膜電解法(PEM)、固態氧化物電解(SOE)；2021年，許多國家將「綠氫」納入國家能源戰略，隨著生產成本的不斷降低和更多大型項目的開發，「綠氫」的產業應用也不斷地擴大：

• 發電：透過「綠氫」技術發電，具備潔淨與高效的特性。
• 交通：「綠氫」適用於各種交通方式，包括汽車、公車、卡車、火車，甚至船隻，而過程中唯一生成的副產品便是"水"。
• 能源儲存：當再生能源發電 (ex.太陽能或風能) 超過需求時，可以用於電解生產「綠氫」儲存，然後再依需求進入發電循環。
• 工業製程：許多傳統產業 (ex.鋼鐵、化工和煉油) 過於依賴氫氣作為原料，使用「綠氫」便能減少這些產業的溫室氣體排放問題。
• 合成燃料：「綠氫」可以產生合成燃料 (ex.甲烷、甲醇、氨和其他碳氫化合物)，並將其用於運輸、發電或作為各種工業的原料。
• 供熱與加熱系統：「綠氫」能同時產生熱能和電力，所以可用於空間加熱與水加熱，是潔淨且高效的暖氣解決方案。
• 航空發展：為減少航空業的碳足跡，部分研究提出使用「綠氫」作為航空燃料。
• 農業發展：「綠氫」可用於生產氨，氨是化學肥料的關鍵成分，這將減少農業發展對環境的負面影響。
• 氫網佈建：類似天然氣網，利用氫氣管道長距離運輸氫氣，將「綠氫」分配給用戶。

氫的經濟轉型刺激了各個領域的研究與創新，包含：再生能源、電解技術、燃料電池和氫儲存等技術發展，除了促進了產業進步，還能以知識轉移獲得專業知識和技術的出口，更能促進國際合作和貿易的機會。

「綠氫」在永續能源發展具有巨大的潛力，歐盟、澳洲、日本、美國與加拿大⁴都可窺得具體實施範例，但「綠氫」的推動也面臨了一些挑戰和障礙，例如：儲氫系統的技術與安全、提高電解效率與過程穩定性，再生能源基礎建設的不足、一般民眾的接受度、經濟與政策等等，都是讓氫能在短期無法實現的原因。為此，研究提出了9大氫能推動策略：

1.    拓展再生能源的部署 (ex.太陽能、風能)，來確保氫能的可持續性。

2.    電解槽的建置投資。

3.    氫基礎設施的建置投資。

4.    為「綠氫」創造一個公平且永續的市場環境。

5.    編列足額的研發補助經費，推動前瞻技術商業化。

6.    以國際合作與氫能通用標準，促進規模經濟和降低成本。

7.    推動「綠氫」產業示範計畫。

8.    培養高階「綠氫」勞動技術。

9.    提供友善「綠氫」產業發展的政策架構。

那麼，「綠氫」，真的是潔淨技術嗎？是不是對地球生態永續最佳的能源解方呢？有沒有真正的潔淨技術呢？

回到130年前的動力-馬匹，夠原始了吧！但這樣原始的馬車運輸，早已被證實會在因應人為需求的過度盛行下，衍生出"過量的馬尿、馬糞及過勞死的馬匹屍體，進而造成環境污染與人類生活困難"的問題；為了解決當時的馬糞危機，再加上車輛確實擁有更大的運輸乘載量、速度與耐力，最後致使汽車產業的崛起，但之後也產生了更嚴重的空氣污染。

所有的非自然，都會造成污染；
1894年的馬糞危機如是，現在、未來更不會改變，因為「馬匹的過度眷養及勞動，也屬於 非自然！」。

但是，人類有辦法生活在完全沒有能源、沒有科技的世界裡嗎？答案顯明易見！既然沒有辦法，那麼潔淨科技的前瞻產業發展，以及隨時修正、及時修正，便顯得非常重要！
所以，照目前的產業與前瞻技術資訊來看，「綠氫」或許真的是下一個可行的解決方案！

註

1.    每況愈下，還是每下愈況，不是這篇文章的重點，但可以到國立臺灣圖書館的參考問題選粹中，延伸閱讀。 

2.    傳統的氫氣的生產主要來自天然氣、煤炭和石油等非再生能源，不僅對生態環境有重大的負面影響，而且會導致地球資源的枯竭 

3.    綠氫為利用再生能源電力進行水電解產出之氫氣；有關「綠氫」/ 「藍氫」/ 「灰氫」，科技產業資訊室2020年發表的「氫能拯救氣候、製氫儲氫形成有效率能源循環閉環」一文可以延伸閱讀。 

4.    德國、美國、中國、日本和澳洲等幾個國家是氫能發展的前瞻國家，其中德國的氫能年產量與生產成本的優勢遠高於各國 

5.    有關馬糞危機，一篇不錯的文章「100 多年前的馬糞危機」可以看看。