工業技術研究院

隨著石油與天然氣等天然能源快速減少，擴大替代能源的應用範疇已是世界重要發展目標，對於向來被視為重要新能源的燃料電池技術來說，雖名為電池，卻不像一次電池或二次電池，僅為蓄／供電裝置，由於燃料電池可以經過外部系統提供活性物質，持續不斷地產生電力供電，說它是個「發電廠」，一點也不為過。

在現有燃料電池中，依據電解質種類至少可區分為鹼性、磷酸鹽、融熔碳酸鹽、固態氧化物、質子交換膜、直接甲醇、直接碳等七種燃料電池。這些不同的燃料電池，可使用一次能源（例如煤炭、天然氣），也可使用二次能源（瓦斯、甲醇、氫），發電效率各有不同，針對的用途與設備尺寸大小也有差異。對於能源產業來說，不論發展哪一種發電技術，如何在發電過程中降低碳排放，甚至是回收副產物成為再利用的能源，達到真正落實節能減碳的目標，一直是各界努力的方向。

著眼產業效益，切入新研發項目

工研院綠能與環境研究所選擇質子交換膜燃料電池研發，看中的便是這項燃料電池技術以氫為燃料，符合燃料電池「因為只吃氫，可避免排放二氧化碳、降低碳排量」的優點。綠能所正研究員曹芳海博士提到，當時切入這項技術，除了考量世界上多數先進國家均以質子交換膜為重大投入研發項目，主要的著眼點還是在產業發展。

談起發展質子交換膜燃料電池的淵源，曹芳海表示，以最早商業化的磷酸鹽燃料電池來說，其發展雖已完成，但價格高，加上設備體積較大，綠能所雖曾評估發展該系統的可能性，但與質子交換膜燃料電池相比，後者的設備體積可小可大，應用範圍廣，較適合國內產業發展。「事實上，目前看到的車用燃料電池，都是採用質子交換膜燃料電池技術，而小如可攜式燃料電池、大如發電機，也都可以採用此項技術。」曹芳海強調，對於廠商來說，屬於前瞻研發的質子交換膜燃料電池，未來不只限於某些類型的產品使用，廠商承擔的風險不但大為降低，再加上此種燃料電池內部均採用固態材料組成，技術上相對簡單，從未來產業的發展性來看，國內相關業者具有較佳的競爭潛力。

實地運轉，加緊檢測腳步

依據曹芳海的觀察，工研院自2000年開始投入質子交換膜燃料電池研發，十年來的產業規模已有明顯的成長，從早期僅有二、三家廠商，至今累積相關上、中、下游業者已有將近三、四十家左右投入燃料電池領域，「當時要找廠商加入頗不容易，現在不但投入者變多，去年更有廠商進駐工研院育成中心。」

除了研發燃料電池技術外，工研院也和台灣經濟研究院等單位，一同支持產業界組成的「台灣燃料電池夥伴聯盟」。透過此產業界聯盟的運作，工研院可以提供聯盟業者技術面的協助與討論，同時也藉由定期舉辦海外觀摩參訪團，讓國內燃料電池產研機構能與國際趨勢並步而行。

除了聯盟之外，工研院近年也與中華經濟研究院合作輔導國內燃料電池廠商，實際進行燃料電池產品或技術的長期運轉驗證。曹芳海認為，與國際相比，國內產業在真正貼近產品使用狀況下，連續運轉驗證的時間還不夠長，以目前國內產業鏈漸趨完整的態勢來看，「現場做驗證的時刻已經到來。」無論是從材料、零組件、系統運作，都需要更多來自應用端的檢測驗證數據，幫助提升燃料電池產品的品質，協助業者建立更緊密的上中下游合作關係，因此儘管投入驗證的成本極高，目前政府已積極透過補助與研發單位協助的方式，協助燃料電池產品驗證檢測。

值得一提的是，目前國內已有愈來愈多應用端的廠商投入燃料電池運轉的測試，像是電信業者、有線電視業者、電動機車，甚至是國際級展覽，均已在機房或運轉設施中設置燃料電池系統，透過實地驗證的方式，進行產品和技術的運轉驗證，並已逐漸顯現應用驗證的成效。

熱電共生，進駐家庭

扶助產業端之外，下一個目標則是要朝向消費端邁進。以日本為例，由於質子交換膜燃料電池在電熱共生的能源轉換效率很高，日本政府在2003年便開始推動「定置用燃料電池大規模實證計畫」，連續六年補助瓦斯燃料供應業者，協助推廣家用燃料電池熱電共生系統，同時採用這套系統的用戶也可以優惠價格使用瓦斯燃料，透過多管齊下的鼓勵措施，從南到北一共設置了3,300多台。

經過該計畫大規模的實地運轉驗證，結果顯示家用定置燃料電池系統平均可以幫助一個家庭省能16％至24％、減碳28％至38％，除了證實質子交換膜燃料電池的省能效益，也加深了向來仰賴能源進口的日本，積極將燃料電池導入消費端，加速燃料電池產業發展的決心。歐美國家也緊跟日本之後，提出不同輔導措施協助燃料電池熱電共生系統進入市場。

事實上，所謂的熱電共生，指得是燃料電池除了供應電力，還能將發電過程中產生的熱能進行再使用。與國外或國內主要採用的傳統火力發電，其平均發電效率為35％至42％來計算，熱電共生系統平均能源轉換效率已達70％以上，效率十分驚人。透過這項極具環保效益的新能源發電系統，不但可以改善現有火力發電系統中，熱能流失造成環境負擔的問題，也因為燃料電池本身潔淨能源、貼近使用者的特性，使得其應用在家庭或商業用途的潛力倍增。

此外，這項系統，不像一些新科技需要消費者改變行為模式，「只需裝在家中適當場所，就能自然而然地幫助家庭省能，」親眼見識日本家庭使用燃料電池熱電共生系統的曹芳海觀察，日本不但發展電熱共生系統的技術全世界領先，且在推動消費端使用燃料電池的積極做法，也值得台灣借鏡。未來，除了目前主攻的國際市場，曹芳海也希望目前正在成形的備用電源市場能更快速發展，除了協助電信機房發展省能、潔淨的「不斷電」燃料電池系統，也可以讓國內燃料電池業者在搶攻國際市場之外，也能擴大內需市場，讓台灣燃料電池產業快速蓬勃發展。