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氫能發電國家隊!解決台灣半導體業頭痛的「廢氫難題」  未來綠色能源革命 靠「MIT 氫燃料電池」

氫能發電國家隊!解決台灣半導體業頭痛的「廢氫難題」  未來綠色能源革命 靠「MIT 氫燃料電池」

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未來,一直在進步

2022-03-18 10:00

洪災、乾旱、森林大火,極端氣候已是全球正面臨最嚴峻考驗,為減緩暖化速度,各國紛紛提出 2050 年達成「淨零碳排」目標,其中發展「氫能源」更是未來綠色革命關鍵角色之一,而台灣又在這場能源戰役中扮演什麼角色呢?

 

協助解決工業餘氫

轉換發電再利用

 

在全球2050年淨零碳排趨勢下,經濟發展與環境永續如何並進,由工研院綠能所氫能與燃料電池計畫研究團隊串聯台灣產業「隱形冠軍」,研發設計出「台灣首創智慧化系統組裝氫燃料電池」,氫氣發電再利用,轉換為工業燃料,解決工業大廠製程中的「廢氫痛點」!

 

工研院綠能所氫能與燃料電池計畫經理李鈞函強調,「台灣每年產生大量工業餘氫,如何有效地利用氫燃料電池,將工業副產品廢氫回收再發電,是我們研發團隊鎖定的目標」。根據最新研究統計,台灣工業餘氫量一年有60億立方米,如果能將工業餘氫全數作為發電使用,預估發電總量將達到413萬瓩,相當於4部核能機組量能,是相當可觀的發電效能。

 

台灣產業中像是半導體業、石化業等製程會產生大量廢氫,法規禁止隨意排放,李鈞函表示「大部分工業餘氫處理方法加入天然氣燃燒,最令人擔心的是產出大量二氧化碳,造成環境汙染疑慮。」除了汙染之外,工業餘氫去化需耗費天然氣成本、全球產業趨勢走向零碳排供應鏈等問題,這將是國內廠商不得不面對的挑戰。

 

氫燃料電池成為工業廢氫解方,將氫氣妥善利用,利用氫燃料電池將氫氣搭配空氣產生電力,是一種非常乾淨的能源,提供給半導體、石化、光電等產業落實應用,是零碳排解決方案。

 

工研院氫燃料電池團隊與產氫業者碧氫科技合作,實際將氫燃料電池應用於廠區發電使用,碧氫科技經理高玉玲提到,「利用產氫裝置生產出氫氣,搭配燃料電池發出來的電可作為工廠廠內照明使用,而生產出附加熱水能充分應用於模具洗滌,冬天時轉成熱風作為廠內供暖設備,整體使用效率更高達83%以上,是一個非常完美的能源展示!」

 

經濟部引領國家重要產業發展與能源轉型目標,由能源局補助工研院綠能所成立氫燃料電池研究團隊,與技術處推動技術落實電動車應用,同時輔導研發團隊走向新創,攜手打造出「台灣首創智慧化系統組裝氫燃料電池」新創產業,為台灣及全球環境永續注入新量能,搶攻綠色能源開發市場!

 

全球在2050年為達到淨零碳排目標,發展氫能是重要選項之一,李鈞函提到,「氫燃料電池是非常環保且潔淨的能源,氫氣再加上空氣中的氧,進行電化學反應產生電跟水,對環境不會造成任何汙染,」產電過程零碳排放,更不會造成空氣汙染,「氫能」是未來綠色能源發展指標!

 

 

經濟部計畫

研發、新創、產業化資源導入

 

工研院綠能所氫燃料電池研發團隊,以能源局計畫長期支持之研發成果,組建氫瘋雙俠新創團隊參與經濟部技術處「TREE科專事業化生態系建置計畫」,提供新創輔導資源,透過系統化、實戰課程演練,市場對接等,加速產品商品化,積極爭取國外創投與企業投資,讓新創團隊順利與國際市場接軌。

 

更與捷克進行A+國際創新研發合作計畫,攜手台灣廠商與捷克科學院進行交流合作,開發高續航力燃料電池、智慧製造自動組裝系統,降低製造成本,經由國際合作為研發注入新能量,加速成果事業化與導入產業應用。

 

攜手台灣金屬沖壓廠技術

打造金屬雙極板燃料電池

 

帶動台灣國內長期氫燃料電池的應用,工研院綠能所氫燃料電池技術串聯國內大廠:禾新、揚志及碳能,共組產業研發聯盟,打造出台灣首創智慧化系統組裝氫燃料電池,從建立到設計到組裝全是MIT台灣製造,全速搶攻國際市場。

 

工研院綠能所研發製造氫燃料電池,關鍵核心技術在於「金屬雙極板」,相較國際上大部分廠商所採用仍為「石墨雙極板」,體積大、成本高、氣密性也受影響,而金屬雙極板可快速沖壓製造,體積輕薄、氣密性更佳等優勢。

 

台灣金屬加工業厲害的沖壓技術,1秒鐘製造出20片以上的金屬雙極板,以及國內系統整合能力,這就是台灣廠商優勢,帶動國產化新能量。

 

值得一提的是,台灣首創智慧組裝系統,李鈞函表示「過去組裝氫燃料電池手法是一片一片堆疊,當其中一片電池性能故障時,需要把所有電池拆裝,是相當地耗時耗工。」由工研院綠能所打造出智慧製造產線,將單電池模組化,透過堆疊組裝技術組裝出高品質燃料電池,日後維修時可快速抽換單電池,降低維修時間與成本。

 

製造出更低成本的燃料電池系統,高性價比氫燃料電池年產量達500組以上,具備市場競爭力,讓MIT氫燃料電池占世界一席之地!

 

金屬雙極板。

 

佈局車用市場

新興綠能產業指標

 

「目前氫燃料電池主要應用於備用電力市場,偏遠地區受災遭遇斷電,需要緊急電力,氫燃料電池就是很好的發電系統。」李鈞函分享台灣氫燃料電池應用現況以備用電力最為普及,中長期規劃擴大佈局至醫院、飯店等熱電共生需求場域,更是未來新興綠能產業鏈的重要指標。

 

除了備用電力市場之外,未來更規劃應用於「電動車市場」,李鈞函提到,「目前特斯拉、各大國際車廠都已在市面上推出電動車,但電動車面臨充電時間長、續航力短等衍生問題,相信氫燃料電池在未來更具競爭力。」鎖定氫燃料電池具備充電時間短、相較鋰電池體積小、輕薄等優勢,未來佈局鎖定高續航力車用市場上。

 

工研院綠能所氫燃料電池團隊研發計畫,持續開發高續航力的金屬雙極板燃料電池,更預計應用於大型載具上,李鈞函自信地說,「期盼在氫燃料電池技術發展下,攜手台灣產業隱形冠軍,帶領氫燃料電池產業在國際上發光發熱!」

 

 

技術特色
 

  1. 金屬雙極板電池組  金屬雙極板是質子交換膜燃料電池的關鍵元件,具備高導電性、抗腐蝕性、氣密性高、質輕且成本降低,2019年攜手台灣廠商與捷克科學院、廠商合作共組研發聯盟,開發應用高性能、低成本觸媒,運轉實證6千小時達國際水準。
     
  2. 燃料電池智慧組裝系統   國內首創智慧組裝系統技術,相較過去電池組裝是一片片堆疊,萬一電池性能故障需全部拆除更換元件,相當耗時耗工,智慧組裝系統透過機器手臂將電池堆疊組裝,自動組成一個單電池模組,以確保組裝精度與氣密性,若單電池損壞,僅需抽換新的單電池,省下維修時間與成本。
     
  3. 4個國家8大專利  專利佈局於台灣、美國、日本、中國,並獲得《燃料電池之模組化結構》、《雙極板製造方法》、《混合氣的回收系統及回收方法》等8大專利。
     
  4. 5大特色 低成本、使用年限長、 智 慧 組裝系統、智慧控制、輕量化特性。

 

成功心法

 

燃料電池橫跨機械、化工、材料以及電子電機等四大領域,門檻很高且需跨領域整合,團隊透過不斷地來回溝通與協調,調整研發方向,參考過去累積的許多經驗,並參考國際知名大廠做法,順利縮短開發時程,讓氫燃料電池能快速應用於市場。

 

為了提高電池組性能與散熱,發展出3D流道設計概念等特色。氫燃料電池初期著力於工業餘氫去化相關應用,讓企業對氫燃料電池更有信心,藉由長時間研發與示範,也讓民眾更加熟悉氫燃料電池相關應用。

 

投入氫燃料電池研發將近十個年頭,整合國內金屬沖壓、馬達廠商,成功研發各項專利,提高氫燃料電池效率,關鍵更在於讓製作成本持續下降,讓氫燃料電池能在市場上普及。目前應用於工業餘氫、緊急發電機組,未來規劃擴大布局至家用熱電共生系統,期許帶領台灣氫燃料電池產業技術,在國際上站穩腳步。

 

 

【法人科專成果表揚】

經濟部技術處推動我國產業技術研發與創新,規劃執行科技專案,整合法人研究機構、產業界與學術界能量,研發前瞻且具產業應用潛力之技術,促進新興產業發展與產業升級轉型。

技術處為表彰對國內經濟和產業貢獻卓越者,特辦理『法人科專成果表揚』,設置「績優技轉獎」、「創業潛力獎」、「科專有感科技獎」、及「優良計畫獎」等獎項,藉此鼓勵法人更勇於開發具前瞻性、關鍵性及跨領域之產業技術,將研發成果多元移轉落實於產業,提升產業創新效益。

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