跨界合作 提供淨零解方

全球淨零排放浪潮下，各國產業正致力於技術創新以應對環境挑戰，而氫能正成爲各產業追求綠色轉型的關鍵技術。工研院以技術創新爲核心，深化跨產業合作，爲企業提供全方位支持，推動綠色經濟的蓬勃發展，針對氫能的供應生產、運輸儲存及應用場域四大面向持續精進技術研發，促進氫能技術的實際應用與商業化，爲淨零轉型提供強力支援。

在淨零趨勢下，綠氫因低碳排特性受到高度關注，然而傳統電解技術如鹼性電解水（AE）和質子交換膜（PEM）雖已發展多年，仍面臨空間、成本與適應再生能源變動特性等挑戰。

以往電解產氫系統需要將氣體輸儲再壓縮，這當中將產生多餘的功耗，造成電力與氫氣轉換的浪費。工研院的設計零間隙電解槽架構，可使產氫系統直接蓄壓輸出，減少氣體輸儲應用時的能耗。相較於傳統鹼性電解技術，能源轉換率可達七成以上，有望將電解產氫成本大幅下降，成爲新時代生產綠氫的轉捩點。該技術可作爲再生能源調節／儲能的解決方案，具有極大化再生能源使用效率及穩定供電的應用利基。

要讓氫能走向實用，儲氫技術也是關鍵，工研院也與SYM三陽工業啓動「氫燃料電池機車共同研發合作案」，其中關鍵的第一階段「超高壓氫氣儲存技術」已於日前測試應用於SYM既有e-woo電動機車上，實際行駛於工研院內道路。

機車體積小，可儲存能源的空間較小，所以在有限空間內得到最大能源儲存量並獲致最大續航力，一直是技術上亟待發展的目標，氫氣密度低，如何安全有效的儲存在氣瓶內，同時兼顧使用便利性，是SYM與工研院在發展氫燃料電池機車第一階段的目標，工研院使用高自由度的多軸機械手臂，配合自動化纏繞製程系統，成功生產氫氣瓶內膽，並使用微米級化學電蝕處理，強化儲氫瓶塑料與金屬閥座異材質接合穩定度，產出可置放於機車內部規格大小，設計壓力高達500bar（每平方公分承受的1Kg壓力）的儲氫瓶。

經過工研院測試及估計，本次合作使用之125克的氫氣，透過市面上既有尚未配合機車優化之氫燃料電池，估計可行駛里程約100公里，單位碳排放量約爲7g CO₂／Km，遠低於燃油機車（約50g CO₂／Km），並低於市售交換式鋰電池電動機車（約19.7g CO₂／Km），如以符合環保但售價較高的綠氫估算，行駛每公里價格不到0.2元，兼顧環保與成本。

隨着氫能持續發展，愈來愈多交通運具應用氫能，例如無人機，以過去應用於多旋翼無人機的鋰電池來說，飛行時間僅有15分鐘到30分鐘，大幅限制了無人機應用領域的擴展，爲解決飛行時間和酬載重量難兼顧的問題，工研院開發高能量燃料電池系統，可以提供無人機長航時電力，並通過民航局特種實體檢驗，飛行範圍可涵蓋臺灣大部分區域，進行各項任務。

爲提升無人機飛航時間，團隊將燃料電池電堆模組做到高功率並輕量化，提升50%功率密度，並運用輕量化高壓儲氫罐、馬達鏤空和骨架輕量化等方式，減輕機身約20%的重量，透過優化混成電力控制，將燃料電池至馬達間的電力傳輸效率由95%提升至99%，大幅降低電力傳輸損失與散熱需求。

工研院積極投入燃料電池無人機技術發展， 以潔淨能源「氫氣」爲燃料，透過高功率燃料電池電堆與關鍵材料技術，讓燃料電池無人機在負載5公斤下，創下181分鐘續航時間。此外，燃料電池無人機已成功完成多項跨海來回、高山飛行任務，像是從宜蘭烏石港至龜山島來回23公里、澎湖馬公至望安島來回34公里；於武陵四秀新達山屋進行高山緊急醫療物資投遞飛行，飛行高度達海拔3,200公尺；從臺南飛行至澎湖東吉嶼，跨海88公里進行快篩試劑投遞等任務，這些都顯示出燃料電池無人機可克服難以預測的海象環境和長滯空挑戰。