石蕙菱 / 工研院產科國際所
國際減碳趨勢興起，各國紛紛訂定淨零碳排規劃與期程，在檢視各應用部門減碳進程之際，可取代傳統化石燃料的氫逐漸獲得重視。因此各國近期重點推動的減碳技術與政策規劃中，氫經濟遂成為市場看好並加速投入的領域。然而，除了穩定供給與擴大應用，運儲成為國際氫供應鏈重要關鍵，面對過去皆以短程為主的既有體系，儲氫市場正面對新型技術與材料的重要考驗。本文將簡介儲氫市場受到淨零排放趨勢而產生的契機與市場發展現況和趨勢，以透視全球儲氫市場發展機會與挑戰，作為相關業者投入及發展參考。
【內文精選】
全球儲氫市場發展契機與條件
現階段氫的儲存方式可分為壓縮氫氣、液態氫、儲氫合金(金屬氫化物)、奈米碳管儲氫四種。其中壓縮氫氣、液態氫為目前較成熟的技術；儲氫合金技術已進入示範階段，相關研發活動仍持續進行中；奈米碳管儲氫則在發展初期，離商用化階段仍有距離。氫氣儲存技術分類見圖二。
圖二、儲氫技術發展方向
未來儲氫技術的發展中，壓縮氫氣與液態氫使用上雖然有所限制，且氫都需要經過加壓才能儲存並運送，這是非常耗費能源的，導致不管氣態或液態的儲存容器保養成本皆高昂，然而因技術成熟，短期內仍將成為主流。儲氫合金與奈米材料為優秀並較為安全的儲氫材料，但技術成熟度與可儲存的壓力密度低，為長期研發的可能方向。
全球儲氫市場特性
1. 地理特色引導不同市場發展
儲氫相關技術與儲存材料成本高，需視其供應鏈需求來規畫最具經濟效益的方式，故各國通常依據其地理與人文的特性，選擇研發或補助的技術與產品，進而影響該國儲氫市場朝不同方向發展。島嶼型的日本與韓國目前氫應用以運輸及發電為主，因此本土採用地產地消模式並結合再生能源產生綠氫來提供應用，因為供應鏈距離較短，便規劃使用管線或是內灣船舶來大量儲存與運送氣態氫；海外供應鏈則因大規模運送較具經濟價值，故使用可裝載大型液態氫或液態氫載體儲槽的船舶來提供各類運用。相對的，大陸型國家如德國則因其工業背景強大，應用偏向以新型工業製程(例如以氫還原煉鋼)與製作成工業原料為主，在便於跨域整合的地形優勢之下，偏向使用管線運載氣態的潔淨氫。至於美國與中國屬於地幅遼闊、自然資源豐富，因此可達到自給自足，具良好港灣條件的州還可以發展氫出口產業，故目前各地方政府規劃各異，但內陸多仰賴既有大型儲氫槽車等運送體系。
2. 目前以專案示範居多
現在潔淨氫在各類應用市場仍處於萌芽期，不僅產品尚未標準化，產業鏈也尚未成熟。由於消費者或民眾多有安全疑慮，若要以管線進行輸儲，一來要以封閉式的場域進行測試，二來從天然氣與氫氣的比例上限到氫氣專管的塗層與管材都須持續測試。
3. 新進產業須跨越技術門檻及具備基礎設施
大規模且高壓型態的潔淨氫供應鏈，其相關技術與基礎設施的複雜程度高，尤其是氫在儲存與運輸所需的材料及技術的要求也較其他工業氣體嚴格，廠商要進入此市場的門檻相對較高。
全球儲氫市場現況與趨勢
全球氫應用市場逐漸成長，由圖五可知，目前純氫在儲運之後仍以工業用為主，包括化工、煉油、以氫還原煉鋼及工業供熱等產業皆有需求，總體工業應用高達79%。然而2023年俄烏戰爭帶來的經濟衝擊，主要發展國家皆有因經濟衰退與能源或物料價格過高等導致供應鏈中斷的情事，雖然各國已經為此提出各類振興經濟方案以及提升能源安全的政策，若全球景氣無法於年底獲得有效緩解，其市場規模恐無法如目前預期般理想。
圖五、氫應用市場發展現況與趨勢
全球氫氣市場發展趨勢與挑戰
1. 儲氫與氫載體的競合態勢激烈
氫受限於其性質活潑，使氣態儲氫成本與化石能源比較之下相形昂貴。另外，氫氣體積龐大，長途運送需考量其經濟性，故近期國際除了朝向液態氫發展，以氫載體作為過渡或是替換燃料的趨勢也漸起。而相比與氫相關的運儲方式，目前液態氫需在高壓且-253˚C方可轉化，條件相對困難，為其重要技術門檻。LOHC具低成本運輸潛力，但能量損耗相對高。氨之特性在體積壓縮比、液化條件、運送機制都相對佳，為近年各國探討的熱門載體 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》443期，更多資料請見下方附檔。