【軍傳媒/軍事科技】中科院與國防部於10月17日至19日在世貿一館的創新展中,展出中科院氫能電池的研究成果。燃料電池(Fuel Cell)正如其名,是繼續添加燃料以維持其電力,主要燃料就是「氫」,氫氣由燃料電池的陽極進入,氧氣(或空氣)則由陰極進入燃料電池,再經由相關的催化劑讓陽極的氫原子分解成兩個氫質子(proton)與兩個電子(electron),其中的質子交換到隔離薄膜的另一邊,電子則經由外電路形成電流後,到達陰極,同時在陰極催化劑之作用下,氫質子、氧及電子,發生反應形成水分子。

由上述原理來看,氫能燃料電池是輸入氫氣及氧氣,釋放出電流及水,可以說是最乾淨的能源之一,且燃料電池發電具有低噪音、低污染、高效率、壽命長、可以分散式供電的特性,且可以不斷的循環,雖然電解都會有相關的耗損,電解效率大約是60%-70%,但比較起來仍相對划算,因此成為各國競相研究的項目,為極具潛力之零碳排放綠能。
由於發電原料的選擇將影響整體成本價格以及碳排放,但目前自然界並無天然的氫氣,因此衍伸出利用電解水產氫的方式。整組發電設備就包含「產氫機」、「儲氫合金模組」、「氫能燃料電池」三個子系統。


電解水產生氫能,主要是產生氫氣作為能源載體,並儲存在其晶格之中,當電網供電不足時則可以釋放出儲存之氫氣,並藉由燃料電池發電,中科院採用電解水產氫目前製造成本80%是自製,只剩20%的陰離子交換隔離膜,目前交換隔離膜的專利握在美、日、加手上,產能受制於人且價格昂貴,就佔成本的20%,也是目前中科院極力欲突破的方向。
電解產生了氫,要如何儲存又是另一個考驗,相較於高壓(340個大氣壓力)儲氫或低溫(-253度)液化儲氫,都需要高耗能來解決,因此中科院採用合金儲氫,只要3-4個大氣壓力就可以達成,暨安全又可以節省隔熱材料的使用,同時減少體積。
目前該系統將裝在慧龍專案上測試,由於電解產氫仍需要少部分的電力運作,因此目前主用於輔助電力產生,不過隨著科技逐漸進步,使用海水作為原料產生電力也是未來的目標,用於潛艇上將能大幅提高發電機及電池的效率,同時也將有壽期長、成本低、安靜、自製率高的優點。

