尋找乾淨的能源 -
"燃料電池"(fuel cell)技術的希望

人類利用能源，驅動機械，對文明產生巨大的影響。但伴隨而來對環境的破壞，如溫室效應及空氣、水、土地的污染，是地球上萬物共同面臨的危機。因此開發高效率而低污染的能源，是刻不容緩的事。近幾年來，以"燃料電池"發電的技術，經過不斷地改進，其商業化的前景指日可待。尤其汽車工業，對"燃料電池"的興趣最大。傳統汽車引擎，是以燃燒汽油來產生能量，但80%的能量卻以熱或磨擦力的方式流失，其廢氣造成的污染，是人人受害的頭痛問題﹔反觀"燃料電池"技術，利用氫及氧的化學反應，產生電流及水，不但完全無污染，也避免了傳統電池充電耗時的問題。

　　"燃料電池"是由具滲透性的膜構成，在膜的一側供給氫，另一側供給氧。氫原子含有一個質子及一個電子，質子被氧"吸引"到膜的另一邊以形成水分子，電子仍留在原地，造成帶正電的質子及帶負電的電子各在膜的一側，經由外接電路形成電流。這個電化學現象的原理，早在1839年就被發現，直到1960年代美國阿波羅登月計劃中才被應用來發電，但成本極為高昂。1989年，巴勒德(Ballard)先生，因能顯著地提高"燃料電池"的產電量而創立巴勒德電力公司。當時一個1立方英尺的"燃料電池"僅能產生3千瓦的電，遠不足推動一輛汽車。經過不斷地改進，最近已提高至35千瓦，可以用來驅動車輛。目前至少有六大汽車公司正積極地研發"燃料電池"電動車的技術。

　　"燃料電池"技術發展的主要瓶頸是氫的來源。氧可取自空氣且儲存方便，但儲存純氫是困難且危險的。因此研究者發展出將甲醇、乙醇(酒精)，或天然氣"轉化"(reform)成氫的技術。但利用這些原料的問題，首在缺乏供應系統，若與目前廣佈之汽油管線、運輸系統、及加油站相比，則困難立現。這也是未來消費者購買"燃料電池"電動車的主要顧慮。反言之，缺乏足夠的顧客群，使建立新燃料供應系統更如空中樓閣，更遑論來自石油工業界的壓力。1997年10月，美國能源部及亞瑟(D(理特公司(Arthur D.Little Inc.)，共同宣佈該公司發展出由汽油提煉氫的技術。與傳統汽車引擎相比，此技術可由等量的汽油中，獲得高兩倍的能量，但僅產生1/10的污染。這個發展完全避免
了燃料供應系統的問題。克萊斯勒汽車公司(Chrysler Corp.)，Exxon及ARCO石油公司都參與改進此一技術的研究。能源部預期利用此技術製造的汽車將在2010年出現在公路上。即使一切成真，關心環境的人希望利用汽油產氫只是一個過渡技術，更理想的是以酒精取代汽油。酒精可自植物(如玉米)製成，使用後變成水及二氧化碳，再被植物吸收，完全無污染，也因此降低石油使用量及石油工業的污染。

　　對"燃料電池"的利用，是否就此等待由汽油產氫的技術成熟呢?當然不！以非汽油原料產氫供應"燃料電池"發電之產品，有些已問世，有些將在數年內推出，其產電量大者可供家庭、社區、大型巴士或潛水艇使用，小者供應電燈或筆記型電腦。芝加哥及溫哥華市都已訂購應用這種新能源的公共汽車。另外，結合小型低污染之傳統引擎及"燃料電池"的複合式汽車(hybrid car)，也已研發成功。其中豐田公司的產品剛在日本上市，將於本世紀結束前進軍美國。

　　把"燃料電池"製品商品化的另一困難是其本身造價過高。但隨著量產及技術之改進，工程師對降低成本頗具信心。畢竟"燃料電池"的價位曾一度高於市場可接受價的1,000倍，而現在已降至10倍。

　　"燃料電池"發電技術是目前最具發展前景的新能源方式。果能普及，將顯著改善空氣污染及溫室效應。身為地球上的一份子，我們對這類產品理應支持，也期盼專業人士及媒體將有益於環保的新知介紹給大眾，更期許政府相關單位能大力推展環保產品的使用，譬如以立法提高車輛排放廢氣之標準，購買低污染之公共交通工具。讓我們一起努力，使人類不再是大自然的破壞者，也給自己及地球上的萬物一個生活在乾淨空間的機會。(對低污染交通工具有興趣者，可拜訪 http://www.Calstart.org 及 http://www.fuelcells.org 網站)

資料來源：http://www.sinica.edu.tw/lib/lsl/show/science_today/1998/0126.html
原載於自由時報-01/26/1998-廖南詩博士　作者廖南詩博士為中央研究院分子生物研究所副研究員