我為何不看好　「氫能經濟」

李重德／2023/05/14

林博士：您好　感謝您不斷地提供大量的氫能源與氫經濟的資訊。我也想就此議題來發表一下個人的淺見。

首先，氫氣(H2)並不是大量存在於自然界的，而大多數是以水(H2O)或是以天然氣(天然氣的主要成分是甲烷CH4）的形態存在於自然界，因此若要取得氫氣(H2)則需要電解水來產生氫氣(H2)與氧氣(O2)，或是以大量能源進行蒸汽重整天然氣(在高溫下700–1100°C，水蒸汽和甲烷會發生反應，產生一氧化碳和氫氣)。

因此，若是氫氣(H2)的最終用途是用於產生電能，則不如將電解水的電能儲存下來則將比氫氣發電所產生出的電力多一倍以上，若是要產生熱能與動能，則不如直接燃燒天然氣，因其所產生的熱能與動能將比把天然氣先分解為氫氣之後再燃燒所產生的熱能與動能多一倍以上。

因此，在實務上，利用氫氣於發電、驅動、燃燒並不是一個具有商業價值的能源運作模式，而且由於氫氣的沸點極低(−252.77 °C)，因此不容易液化，所以大多以高壓氣筒來儲存高壓氫氣，不過，氫氣在金屬中的溶解會導致氫脆現象，使運輸管和儲存罐的設計更為複雜。

但是，若用鋁鎵合金製成的顆粒，加入水中，會產生氫氣。這一反應有潛力成為氫能經濟的基礎，因為氫氣可以在現場生成，無須運輸。但是鋁鎵合金成本甚高，因此只能被運用於軍武(例如潛艦)等需求氫氣來以燃料電池發電來驅動，或與儲氧一起燃燒來產生絕氣推進的軍武領域。

但是，由於氫氣的比熱低，只要吸收一點熱量，就能瞬間達到燃燒所需要的溫度，也就是說氫氣的閃火點較低，因此一旦有少量氫氣洩漏到大氣中(特別是室內停車場)，很快就會發生自燃自爆現象，其爆炸威力遠甚於汽油彈(因為單位時間的單位熱量密度甚高)，因此氫能汽車基本上是不准許被停放在室內環境中。這一點將嚴重的限制氫能汽車的發展。

總之，由於氫氣本身並不是一種能源資源，而且用太陽能、電能或生物過程產生單質氫所需要的能量，比氫燃燒後所得的能量要高，所以氫只能是一種能量載體，就像電池一樣。氫可以取自甲烷等化石燃料，但這些燃料都屬於不可再生資源。

相對而言，目前使用多年的天然氣的供能設施(例如天然氣發電、天然氣汽車、天然氣瓦斯爐…)就顯得更簡單與實惠了，因為每燃燒一立方米商業品質的天然氣可產生38M焦（10.6千瓦·時）的能量。在美國使用的英制單位下，相當於燃燒每一立方英尺天然氣產生1031英制熱量單位（BTU）。

雖然，現況下的天然氣主要存在於油田以及天然氣田，也有少量出於煤層，而且全球天然氣供應將在二十一世紀八十年代中葉枯竭。但是天然氣(甲烷)基本上是可以在短時間被人類製造出來的，這是因為當非化石的有機物質經過厭氧腐爛時，會產生富含甲烷的氣體，這種氣體就被稱作生物氣體。

目前，生物氣體的來源地包括森林和草地間的沼澤、垃圾堆填區、下水道中的淤泥、糞肥，由細菌的厭氧分解而產生。生物氣還包括胃腸漲氣（例如：屁）。

何況，目前世界上甲烷的重要生物形式的來源是白蟻、反芻動物（如牛羊）和人類對水稻的耕種。據估計，這三者的散發量分別是每年15、75和100百萬噸（年散發總量約為1億噸）。因此，我個人致力於牧業的畜牧場甲烷氣與田間甲烷氣的回收研發的。而且在我個人在研發以牧草來製造人造肉時也會大量的回收纖維素酶所分解出來的甲烷氣。

雖然，當甲烷（生物氣）溢散到大氣層中時，它將是一種直接促使全球暖化化愈演愈烈的溫室氣體，因為其溫室效應為二氧化碳的32倍(但是燃燒後就只有一份額的二氧化碳)。但是這種飄散的甲烷，經過有效的處理，就不會被視作一種污染物，而是一種有用的再生能源。

目前，由於全球最多產的俄羅斯的許多海底天然氣(每年約一千億立方米)因為俄烏戰爭導致的經濟制裁而無法賣到歐洲，也無法以海運方式運輸到非洲(因為歐洲港口不准載運俄羅斯商品的船隻靠港)，因此許多天然氣(無色無味)就被自由排放到大氣中，而且俄羅斯氣田的上方就是北極圈，因此將加快李在北極圈天頂臭氧層的破壞，因此北極崩曾將在未來的十年內快速的融冰，全球海平面將大幅提升。

所以，這也就是我為何要幫俄羅斯以賒購方式賣出天然氣到第三世界國家的原因，知者知我憂全球安危，不知者疑我趁火打劫。

而且，由於天然氣是可以液化的，運輸成本遠低於氫氣運輸，因此天然氣常用以下的三種方式來輸送：第一種方式是管線輸送，第二種方式是液化天然氣（Liquefied Natural Gas，縮寫為LNG）輸送方式，第三種方式是壓縮天然氣（Compressed Natural Gas，縮寫為CNG）輸送方式，因為天然氣運輸佔據天然氣購買成本的一個較高比率，因此造就了天然氣經濟帶的發展。

因為，天然氣除了用於作為然了與發電之外，尚可以發展出肥料工業、紡織工業、塑橡膠工業…等重要基本工業。總之，鑒於以上的因素，我看好的是天然氣(包含生物合成氣)的能源發展與經濟發展，但是並不看好氫能經濟的發展。

特此向您說明我的認知。謝謝閱讀。　 李重德  敬上 2023/5/14

檢附：林博士傳來的《張泉湧觀點：全球暖化轉機─歐盟計畫用氫能取代核電，我國將推展氫谷》一文( https://www.storm.mg/article/4782024 )