俄烏戰爭爆發後,歐盟加速推廣再生能源製造氫能源,以代替俄羅斯進口的天然氣,5月18日宣布新的2030年氫能源生產目標,從560萬噸倍增到1,000萬噸以上,至於活用這些氫能源的主要方式,則是燃料電池(FC),包括燃料電池動力交通工具,以及代替火力發電廠的燃料電池發電廠。
不過現有的燃料電池有些問題:效率最高達70%的鹼性燃料電池(AFC),雖有能量效率的最高表現,但使用條件嚴苛;量產FCV使用的質子交換膜燃料電池(PEMFC)及磷酸燃料電池(PAFC),則需高價鉑觸媒,且效率僅30~40%。
目前汽車用汽柴油引擎效率達40%門檻,大型火力發電廠的能量轉換效率則可達60%,根據日本能源新創自然電力(Shizen Energy)宣傳媒體HATCH表示,PEMFC與PAFC做為汽車動力系統還可以,用在發電廠則效率太低,高效率固態氧化物燃料電池(SOFC)便受重視。
HATCH報導,SOFC因為運作溫度在攝氏600~900度,遠高於PEMFC的攝氏100度以下及PAFC的攝氏200度,效率達40~65%,僅遜於AFC,不下於最高效率的火力發電廠。因不需要鉑這類昂貴材料作催化劑,而用上日本擅長的陶瓷,因此在日本家庭與社區燃料電池市場的銷售量,已逼近PEMFC。
不過SOFC也有缺點,首先高溫運作便不適合用在交通工具,當然這很適合代替發電廠;但因作業環境溫度高,所以陶瓷部分易受損,使用壽命不理想,而且陶瓷零件愈大則壞得愈快,所以目前產品有小型化趨勢,從工廠社區用品轉為公寓家庭用品,而不是發展成大型發電廠水準的大型設備。
而SOFC市場的轉機就是氫能源、特別是再生能源製程的氫能源工業化量產,以及同時各國展開的氫能源供應鏈建設,當家家戶戶都容易自行購置氫能源,能無視天候的家庭SOFC設備,配合為住宅太陽能發電而建設的智慧電網,就有可能帶來電力系統的革命性變化。
資料來源:Digitimes,https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?id=0000642815_2F67Y8GS23ZXDN4LE9G7S