左峻德，张行直
           (财团法人台湾经济研究院研究一所，中国台湾10461)
    摘要：由于氢能具有无污染、安全度高等特点，随着能源供需及国际高油价情势的演变，已被国际能源总署(IEA)规划为 未来主要的能源利用形态。基于对降低温室气体排放与空气污染，台湾因具机车与电子产品生产优势，在推动燃料电 池应用方面，亦积极投入小型质子交换膜燃料电池发电系统之研发，目前已建立1 kW移动式燃料电池发电系统、3 kW及5 kW多重进料重组器之热电共生燃料电池发电系统；在3C电子产品DMFC应用方面也有很好的成果。
    关键词：氢能；质子交换膜燃料电池；直接甲醇燃料电池
1国际间氢能燃料电池产品发展现况
1.1运输载具
国际汽车大厂投入燃料电池汽车之主要研发厂商包括 DaimlerChrysler(戴姆勒克莱斯勒)、Ford(福特)、Ballard(巴拉 德)、GM(通用)、Toyota(丰田)、Honda(本田)、Nissan(日产)等[1]， 其中DaimlerChrysler、GM、Honda与Toyota等以垂直整合方 式掌握燃料电池汽车产业之价值链。虽然大部分厂商认为燃 料电池汽车之商业化时间必须等到2010—2015年，但Honda 与Toyota等日系厂商相当积极，其开发之燃料电池小客车 (Toyota为复合动力车款)于2005年6月已通过日本政府的型 式认证，使燃料电池汽车离实用化量产阶段更近一步，一旦燃 料电池汽车达到量产阶段，对于燃料电池组与系统的制造成 本降低会有相当大的助益，预期将进一步带动燃料电池应用 市场规模的扩大。
1.2小型定置型发电系统
目前世界小型定置型燃料电池之技术型态以质子交换膜 燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)为主， 约占75%，其次为固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell， SOFC)，系统容量则以1 kW和5 kW居多。在家用燃料电池系 举足轻重的地位。
2台湾氢能燃料电池产品发展现况
2.1小型定置型发电系统
有关燃料电池小型定置型发电系统的研发，PEMFC显然 为百瓦级与千瓦级发电机组的主力，工研院能环所、“中科 院”、亚太燃料电池公司、真敏国际公司、台达电子公司、博研 燃料电池公司与大同世界科技公司等都在进行相关研发工 作。图1为真敏国际公司开发的1 kW发电机组。SOFC的研发 机构为核能研究所。在DMFC方面，已有不少研究机构与学校 投入，而且胜光科技也在开发，此种技术类型较适合3C产业 应用，不适合做为kW级的发电装置。在上游原材料方面，碳 能科技开发的GDL碳布、碳纸，以及光腾光电公司开发的抗 腐蚀性碳纸GDL也将进入市场。图2为碳能科技公司开发的 碳布、碳纸，图3为光腾光电开发之均一化再生型燃料电池系 统(URFC)及抗腐蚀性碳纸[3]。

根据美国Plug Power的产品与行销策略分析，目前机组 单价每kW高达10 000美元，只有验证、展示与早期用户的市 场；当单价降至3 000美元时，将会产生偏远地区与备用电力的市场；降至1 000美元时，将会产生集合住宅与保证电力的 市场；降至500美元时，将会产生家庭电力的市场；降至100 美元时，将会产生电动汽车的市场。燃料电池发电机开始进入 家庭的时间，预估约为2008年以后，才可算是真正的商业化。 台湾现行电价偏低，气价偏高，即使发电机组的价格低至 3 000美元，也不符合经济效益；加上电力普及度很高，因此在 当局奖励措施未明之前尚无家用小型定置型发电系统市场。 但因国际油价大涨，未来电力价格结构重新调整，具备环保优 势的燃料电池发电设备将有很大的发展机会。此外，离岛与偏 远地区使用独立定置型发电机组也有发展空间。
2.2运输载具
在各种利基型运输载具的开发与应用中，美、加偏重燃料 电池堆高机[4]，亚洲国家则偏向老人代步车、电动自行车、电动 机车与电动轮椅等小型车辆，其它尚包括各种场区用车，例如 搬运车、游园车与高尔夫球车等。
台湾早期对于电动机车的推动开发相当积极，曾采取补 贴政策加速推广，然以其它因素于2002年中止补贴政策，相 关产业发展因而减缓。原因之一是以传统电池为动力的电动 机车因充电时间长、续航力低、电池寿命以及使用环境等缺点 无法有效克服，无法满足消费者的需求。从表1各种型态机车 特性之比较可以发现，燃料电池电动机车无论在充电时间与 续航力上均有较优的表现。由于燃料电池电动机车的系统效 率比起其它两者都要来得高，因此也为燃料电池电动机车产 业注入了新的机会。亚太燃料电池科技公司投入燃料电池电 动机车研发多年，其产品正于日本进行示范验证，图4即为其 产品测试验证情形。而图5更进一步比较了汽油引擎机车、铅 酸电池电动机车以及燃料电池电动机车之能源使用效率，可 以清楚发现燃料电池电动机车的系统效率比起其它两者都要 来得高。


 
2.3可携式电源
台湾在发展燃料电池可携式3C产品应用上，以DMFC 技术发展为主，以胜光科技与思博科技、奇鋐科技、中强光电 及核能研究所等，共同合作可携式燃料电池之研发，与其它厂 商共同合作制定标准平台与零组件规格，发挥IT产业既有优 势。
任何厂商只要遵循标准规格，如标准的功能、标准的通讯 架构及标准的外型和接口，就可开发出个人计算机系统所需 的组件。例如DMFC的开放式架构与标准化，展开了组成直接 甲醇燃料电池的系统基本架构(如图6所示)，让DMFC不再 成为黑箱一般无从了解，每家厂商均可开发出基本的直接甲 醇燃料电池系统。

胜光科技公司期望于2008年前小型燃料电池产业链在 台湾能成型与技术量产。图7为胜光科技25 W燃料电池， 2008年之机型与功能均有精进。
3台湾氢能燃料电池产业发展契机
燃料电池为新兴产业，使用成本仍偏高，因此现阶段市场 推力主要靠奖励政策带动。2007年11月的产业推动策略会 议，明示推动氢能燃料电池应用之示范运行，对台湾的燃料电 池产业应是一个发展的契机。
3.1定置型燃料电池发电系统
目前有利于燃料电池发展之重要环境因素为2005年2 月正式生效的国际环保公约《京都议定书》。这些外在环境因 素，将使得具有分布式供电、干净能源特色之燃料电池产业发
 
展获得很大的鼓励。衡量台湾的技术与产业环境，规划建议燃 料电池发电系统的发展要项如下：(1)产品定位为1～5 kW燃 料电池PEMFC发电机，再持续发展10～20 kW燃料电池发 电系统；(2)初期市场定位为不断电系统、家庭用紧急发电装 置与携带式发电设备，利用模块化结构，依照不同用途进行组 装，再扩充至其它用途；(3)厂商应多参与研究机构与学校相 关研究计划，并移转合适的技术，培养产业的人才、技术，加速 产品开发；(4)采用租赁与服务方式，进行初期产品推广；(5) 寻求其他合作机会，包括材料、技术与市场的取得，争取其他 燃料电池厂商组件供应链的机会。
3.2燃料电池电动车辆
汽车为燃料电池系统{zj1}挑战性之应用，然汽车工业并 非台湾优势产业。以台湾发展环境，展望未来，电动自行车、电 动机车、电动轮椅与电动代步车方面，技术与产销都已有优异 的表现，同时燃料电池系统与储氢罐等产品也有相当的实力， 因此是值得发展的利基型燃料电池产品。但是如何经由示范 运行，设置燃料周边系统，验证长期使用的性能表现，鼓励车 辆厂商投入共同开发，建立法规标准等，应是近期极须努力达 成的目标。
3.3可携式电源
在可携式电子产品方面，由于对高能源密集度之电力需 求殷切，市场可接受单价{zg}，目前成本约每瓦5～10美元， 已能符合市场需求，但微型化为其能否成功商品化之关键。 就推广产业角度而言，台湾半导体制造产业居{sjlx} 地位，因此发展可携式燃料电池3C应用产品之厂商，在发展 上已经跑在前端。如能在公部门规范一定比例的3C电子产品 必须是使用洁净电源，自然给予业界莫大鼓励，且由于技术领 先，更可以在标准规范上抢得先机，有机会成为全球龙头产 业。
3.4示范运行推广展示
先进国家除进行各种技术改良与成本降低的研究外，都 在进行政府主导或协助的示范运行，如美国、欧洲、加拿大与 日本的燃料电池汽车与巴士运行计划，皆由政府主导，搭配民 间企业共同执行。关于燃料电池产品商业化时程，全世界先进 国家目前均已进入所谓的{zh1}一哩(the last mile)的阶段，也就 是进行包括汽车、发电系统等各式燃料电池产品的示范运行 与验证，以加速迈入先期市场。
相对于国际间进行商业化示范运行与验证，台湾对于推 动燃料电池商业化由于资源有限，未能有效集中运用，确须加快脚步，加速推动示范运行与示范专区计划，均可有效协助业 者实施产品验证与市场进入。图8为台湾燃料电池产业发展 策略。

4发展具产业基础的产品
环顾全球燃料电池产业发展现况并分析台湾产业规模与架构，机车(或自行车、代步车)与3C电子产品应用将是台湾最 具有竞争力的燃料电池产品。以机车为例，在技术{lx1}方面， 亚太燃料电池科技公司经由多年的投入研发，无论在技术发 展、专利布局、成本掌控以及供氢环境多已成熟，其开发之燃 料电池机车、轮椅与代步车正式参与日本JHFC第二阶段计 划，进行示范运行；另博研公司还按客户需求规格生产小型发 电系统，搭配轻型载具，也成功开发自有产品外销。 其次，在产品差异性方面，由于国际间燃料电池在运输载 具之发展着重在汽车，如表2所示。由于台湾发展燃料电池电 动机车与国际间具有明显市场区隔性，且产业技术与市场规 模xx符合台湾发展环境，因此发展燃料电池电动机车实际 上具有技术{lx1}与产品独特的{jd1}优势[3]。
另外，台湾为资通讯技术(ICT)产品(如表3)和世界IT产 业研发制造重地，拥有强大的设计研发能力与成熟产业链，非 常适合发展3C电子产品应用之小型可携式燃料电池，且有机 会建立{lx1}全球的标准与规范。如能利用氢能燃料电池技术， 并积极取得国际标准验证，以提升NB、PDA、Cell Phone产品 之附加价值，则甚具国际型产业发展优势。

5结语
由于台湾在氢能与燃料电池之技术研究发展，已往资源 投入与分配较无聚焦，对于产业之发展要项尚乏公用部门之 政策导引，且因技术发展尚未xx成熟，若竞逐国际市场，则 须结合境内利基产业，集中资源，寻求重点突破，方能在市场 上占有一席之地。
台湾氢能燃料电池业者为开发洁净能源技术产业荜路蓝 缕，毕竟新能源产业尚属新兴产业中的艰困行业，冀望国际能 源价格大涨的推力，有机会加速推动的脚步。同时藉助公用部 门推动的示范运行计划，建立公用部门采购3C电子产品，须 有一定比例使用洁净能源之政策规范，以及建置燃料电池机 车验证平台，加速推动示范运行计划，以带动标准零组件研发与提升产品竞争力，如此氢能与燃料电池产业将为新兴能源 产业带来有利的发展前景。
参考文献：
[1]European Integrated Hydrogen
Project,Final Report,Contract No.
JOE3-CT97-0088[EB/OL].[2001-03-09].
[2]黄锂.燃料电池市场发展趋势分析[M].台湾：拓墣产业研究所， 2007.
[3]台湾经济研究院.2007台湾各产业景气趋势调查报告[R].台湾： 台湾经济研究院，2006.
[4]ADAMSON K A.Niche transport survey,
Fuel Cell Today[EB/OL]. [2007-07-29].