氫能孫悟空七十二變：氫能是能源還是能量載體？

◎ 蕭旻佶

氫能是人類文明邁向零碳轉型的關鍵，是二十一世紀的終極能源，氫能孫悟空可以七十二變，把儲能、鋰電池、綠電、電力交易、碳權、負碳技術、綠色投資、核能王儲等項目全部串起來。（取自貼文）

我認識綠學院Julia的那天下午，她一邊喝著熱可可，一邊跟我鬼扯綠學院有多厲害，一路捧紅了儲能斜槓青年、高富帥鋰電池、綠電巨嬰、電力交易與紅蘿蔔、碳權賭城、負碳技術超人、綠色投資三隻小豬、核能王儲等，我心想：「其實氫能是人類文明邁向零碳轉型的關鍵，是二十一世紀的終極能源，氫能孫悟空可以七十二變，把你上面說的全部串起來，你信嗎？」

「氫能白話文運動」於焉而生。在我們開始這段旅程前，建議你先看完以上所有系列文章，這將大幅幫助你理解氫能所處的時代背景，以及歷史賦予它的任務說明。這系列文章將先以技術為支點，為你建構系統性的氫能知識框架，助攻各位先成為環保流言終結者明辨是非。隨著技術路線更明確後，我們會再加入政策、法律、市場這幾個支點，看清楚這四個支點的角力，就能進一步定義未來的氫能賽道，同時把對商機的判斷轉化成能落地執行的投資策略。

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氫能是能源嗎？若不是能源，為什麼國中理化課本說氫會爆炸？

市面上談氫能的文章這麼多，但你有沒有發現，在《核能復興二部曲：能源的盡頭是核能之龍生九子》提到能源分為初級能源和衍生能源，卻都沒有提到氫能，氫是能源嗎？

國中理化課本教我們，氫氣是可燃氣體，氧氣則是助燃氣體，因此我們每個人對氫很危險、會爆炸的認知，可以溯源到國中時期。

在空氣中的氫氣不會隨便就燒起來，跟核能不同，太陽的核融合反應可以整天燒不停。但是當你把空氣中的氫氣壓縮、壓縮、再壓縮，或是透過化學反應把氫分離出來再壓縮，只要在空氣中體積比例在4%~75%之間，就成為一種高度易燃的物質。如果在一個相對密閉的空間像是地下室，氫氣洩漏而長期累積氫氣，或是有個儲氣瓶裡面的氫氣忽然大量跑出來，這時點火確實會爆炸，威力不會比鋰電池小。但氫氣很輕而且擴散很快，一般來說一旦在開放空間洩漏，氫氣會以極快的速度向上飄散至空氣中，根本沒有機會達到爆炸需要的濃度。

從這個角度看起來，氫氣應該是能源，稱為氫能沒什麼問題。

從五種產氫的技術路線發現：氫是不是更像能量的載體？

氫是宇宙中最簡單、最容易生成、最有合作精神的元素。以地球上的氫來說，大部分都和其他元素結合成化合物如水、碳氫化合物等，少數是以分子（H2）的氫氣存在。氫氣的密度只有空氣的1/14，非常輕，在大氣層中很難駐留，幾十億年下來，絕大多數早就逸散到太空中了，所以地球可開採的天然「氫礦」都在深層地底下，不像煤礦擺在那裡，不需要另外投入什麼就可以用，現階段要使用氫能，一定是人工製造，必須投入才會得到氫能。

目前人類主要有五種路線產氫，分別是電解、天然氣裂解、核能高溫電解、工業製程產生氫副產品、甲醇製氫，未來技術進步後，可能新增上段提到的天然氫礦開採（俗稱白氫）、氨製氫等路線。我們最常聽的是電解水成氫，把電能放到氫上，這氫燃料便可用於生活中，燃燒變水釋放出能量，水又可再電解成氫，重複再利用。看出來了嗎，氫其實更像是能量的載體，只不過每次能量的轉換，都伴隨著能量損失，整體效率不會比鋰電池好，幸好因為氫是單位能量密度最高的載體，所以未來應用層面遠大於鋰電池。

雖然氫的本質是載體，但在能源應用層面，氫同時扮演著發電與儲能的雙重角色

好不容易費盡工夫把氫蒐集起來，現在我們有了氫的來源，接下來就要思考氫怎麼發電？目前人類主要有兩種氫能發電路線：燃燒及燃料電池。

氫氣燃燒發電的原理，簡單來說，就是把氫氣燃燒釋放熱能並產生高溫高壓的水蒸氣，去推動發電機組的渦輪葉片，讓熱能轉化為機械動能，再透過發電機轉換成電能。對，沒錯，就跟傳統的火力發電一樣，只是氫燃燒後產生的是水，而且不排放二氧化碳。

當再生能源發電過剩或電網受限無法輸出時，可透過電解水將電力轉化為氫氣儲存，解決風電與光電間歇性的問題，等到需要時，再透過燃料電池將氫氣轉回電能。燃料電池是由英文Fuel Cell直譯而來，只要是將燃料中的化學能轉化成電能，都叫燃料電池，只是用不同的燃料而已。

燃料電池與內燃機相同的是，都是消耗燃料的裝置；與內燃機不同的是，燃料電池並非燃燒氫氣，而是使用電化學反應將氫與氧結合形成的電位差轉化為電力，唯一的副產品就是純水。

看完這篇文章我們學到氫能孫悟空七十二變的能耐：

1.我們對於氫很危險、會爆炸的認知，恰好就是氫能之所以成為氫能的原因：能量密度極大的能源載體。

2.放大角度來看，氫更像鋰電池，是能量的載體，是儲存、傳遞與轉化能量的媒介，而不是能源，但在能源應用層面，氫同時扮演著發電與儲能的雙重角色。

3.目前大自然的氫氣開採技術尚未達到經濟規模，要用氫能，需要自己加工產氫或者是蒐集便宜的工業副產品氫氣進行純化，目前人類主要有五種路線產氫，兩種氫能發電方式。

氫的應用一點也不直觀，如果這一連串的投入比產出的多，就會變成脫褲子放屁，這是除了對氫很危險的印象之外，下一個更大的質疑。下一篇，我們來探討氫究竟綠不綠？

本文經授權轉載自【綠學院】氫能孫悟空七十二變：Gemini對氫的理解，都來自這篇文章