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解析「氫燃料電池車」的特性,如何達到節能減碳還能走得安全長遠?

112/02/24 瀏覽次數 5435
氫燃料電池現階段的技術已經相當成熟,甚至運用在某些情境下,氫氣容易飄散、不易傳熱的特性會更加安全。

圖一:氫燃料電池現階段的技術已經相當成熟,甚至運用在某些情境下,氫氣容易飄散、不易傳熱的特性會更加安全。(影像來源:shutterstock

在全球節能減碳、追求永續的趨勢之下,能源轉型成為勢在必行的重要路徑,其中的「氫能」更被視為交通運輸減少溫室氣體排放重要的能源技術。本次科技大觀園專訪國立高雄科技大學模具工程學系、曾率領學生組成「所羅門燃料電池車隊」在全國第一屆與第二屆氫能車大賽獲得冠軍的郭俊賢教授,與我們分享「氫能」在車載運用的展望。談起氫能未來的發展趨勢,郭俊賢顯得興致勃勃,非常有信心。

「氫燃料電池車」有其獨特優勢

同樣使用電動馬達進行驅動,氫燃料電池車與純電電動車的差別在哪裡呢?郭俊賢表示,隨著綠能發展的需求,也有更多人發覺使用汽油、柴油等內燃機推動汽車、飛機,讓我們終究難以擺脫依賴化石燃料的現況。這也是近年來各種電動車,包括使用鋰電池的純電動車,或者轉換氫氣為電能的氫燃料電池車受到重點關注的主因。

「(我們)可以把燃料電池想像成發電機,只要持續提供燃料,就可以提供車輛續航力,」談及燃料電池車的發展,郭俊賢相當樂觀。他認為現階段氫燃料電池技術發展,在維持安全已然相當成熟,而且以具有高能量密度的氫氣為燃料,相較於純電電動車,有其獨特的優勢。

純電電動車在使用上最常見的問題,就是「里程焦慮」,全部使用充電電池提供能量,在容易有不知何時會沒電、不知該去哪充電的擔憂。除此之外,相較於僅需短短幾分鐘,加油就可以加好加滿,充電卻需要一定的時間,這也與現今的用車慣性有所衝突。純電電動車在增加里程數、電池數量、車子的重量之間存在著惡性循環,因為電池沉重又佔空間的特性,同時還需要考慮到保留乘客與載貨的空間,要增加里程數十分不易。與之相比,氫燃料電池車完全沒有這類的顧慮,氫氣屬於最輕盈的元素之一,即使氫氣存放的空間增加了數倍,也不會增加太多的重量。

氫氣容易飄散、不易傳熱的特性使其更加安全

但與已經正式上路的純電電動車相比,氫燃料電池車的應用推廣顯然遭遇更多的挑戰。其中最大的困難,就是自從 1937 年「興登堡號飛船爆炸」(Hindenburg disaster)空難之後,大眾普遍認為「氫氣很危險會爆炸」的刻板印象了。

「從工程的角度,要去針對它的特性去做解決(安全性),提出正確安全使用的方式與設計,」郭俊賢強調,氫燃料電池現階段的技術已經相當成熟,從工程的角度來說,任何運用能量的技術都是「水能載舟亦能覆舟」,不可能保證百分之百的安全。但現階段的氫燃料電池應用於車輛,其安全性並不低於一般的汽車,甚至在某些情境下,氫氣容易飄散、不易傳熱的特性使其更加安全。只要瞭解其使用特性,就能進一步掌握安全性「其實做科學或工程,最怕的是偏頗,」郭俊賢強調。

現階段,氫燃料電池車上路推廣,將首先會遭遇「加氫站」不普及,難以補充能量的情況。因應此情境,郭俊賢認為氫燃料電池車在臺灣最早期適用的情境,可能會是應用於里程較長的大眾運輸,或是服務型的車輛如高爾夫球車、遊園車、掃地車、行李拖運車,後期再隨著加氫站逐步的普及,才有機會推廣至自用小客車。

雖然市面上討論相關議題時,常將氫燃料電池車與純電電動車互相比較,甚至還傳出大力發展電池技術的馬斯克(Elon Musk)強力看衰氫能發展的新聞。但在郭俊賢眼中,這兩個技術絕非競爭關係,而是各有其技術特性,各具長短的夥伴關係。

郭俊賢以電影《電流大戰》中直流電與交流電的爭議作說明,在西屋與愛迪生的你死我活的攻防之後,時至今日電能普及,我們運用交流電長途運輸能量,以直流電為家用電器進行充電,兩個技術已然合而為一。而也是同樣的道理,電池與燃料電池技術互相截長補短,互相搭配運用,才能真正一同邁向新能源飛天遁地的未來。

資料來源

採訪國立高雄科技大學模具工程學系教授郭俊賢

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