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氫氣製造技術分類
雖然氫氣在燃燒或化學反應過程中沒有汙染物的排放,根據其料源與製造方式,其製程碳含量也有所差異。以下介紹近期較為廣為應用的幾種氫氣分類與相關技術。
(一)灰氫 (Grey Hydrogen)
現今氫氣95%以上使用的製造方式,料源多為天然氣搭配水蒸氣重組法,意即利用在高溫觸媒環境下,利用水蒸氣與碳氫化合物反應轉換出氫氣,而甲烷(天然氣)為最常使用的料源。由於排放的副產物中含有二氧化碳,故被稱之為灰氫。灰氫的優點為技術已然成熟故成本相對便宜,缺點則是含大量的二氧化碳,不符合現今國際趨勢且未來將被徵收大幅碳稅。現今灰氫成本最低為每公斤0.9美元,但依據天然氣價格與未來碳稅趨勢可提高至每公斤3.2美元。
(二)藍氫 (Blue Hydrogen)
利用化石燃料製氫之後隨即搭配二氧化碳捕獲、封存與再利用機制(Carbon Capture, Storage, and Usage;CCSU)成為低碳氫氣。優點是製程的碳排放量有效降低可符合國際需求,缺點是CCSU技術成本高,因此藍氫最低成本也要每公斤1.5美元,但最高成本為每公斤2.9美元,在碳稅較高的地區比灰氫略低。
(三)藍綠氫 (Turquoise Hydrogen)
近年的新創技術,在生產氫氣過程中利用熱裂解技術直接將天然氣之中的氫氣分離之際,並將二氧化碳直接形成固體碳儲存。優點為可有效降低製程中的碳排放量,且二氧化碳為固體故不會散發至大氣之中,便於儲存也可以用於煉鋼等用途。缺點為熱裂解的過程中需要大量燃料或能量產生熱能,致使整體能源效率低且整體技術成本高,若熱能的產生方式有碳排放量將使減碳效果扣分。
(四)綠氫 (Green Hydrogen)
目前國際趨勢所在,生產方式多為利用過剩的再生能源(例如太陽光電或風力發電)在電解槽中水電解得到氫氣與氧氣。優點是製程幾乎沒有碳排放,且生產規模具彈性可協助整合再生能源,缺點則是水電解轉換效率僅70~80%左右,意即整體能源利用低,只有電力非常便宜或有過剩電力的地方才具商用化價值,且電解槽的裝置成本較高,致使綠氫製造成本高達每公斤3~7.5美金,為其他類型氫氣的3~8倍,目前僅處於示範運行階段。
(五)其他氫氣生產方式
除了上述四類,仍有其他氫氣生產方式也為各方討論範圍之中,只是目前市場或產業較少採用或仍待發展。例如以氣化法透過煤炭製造的「褐氫」(Brown Hydrogen),但此方式因製成碳含量最高,且料源若使用黑煤其生產成本競爭性比天然氣低,故一般工業用氫較為少用。不過2016年日本與澳洲合作,是利用澳洲盛產,因含水量高導致經濟價值低的褐煤搭配CCSU技術成為藍氫,為少數大規模使用煤炭作為料源的案例。
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