氫：推動清潔能源革命的隱形巨人

發佈日期 : 23 December 2025

發佈者 : Preeti Wani

氫，宇宙中最豐富的元素，正逐漸成為人們關注的焦點。儘管氫的結構極為簡單，僅由一個質子和一個電子組成，但它卻蘊藏著改變全球能源格局的巨大潛力。儘管氣候變遷日益加劇，各國仍在轉向使用這種無形的氣體，將其視為向低碳、永續未來轉型的基礎。

從為零排放汽車提供燃料到重工業脫碳，氫能展現出無與倫比的靈活性和可擴展性。雖然氫能經濟看似是一種未來科技，但它已不再是遙不可及的願景。憑藉精心規劃的投資、技術的突破以及國際合作，氫能即將成為清潔能源革命的核心支柱。

氫是什麼？為什麼它如此重要？

氫是宇宙中最輕的元素，約佔宇宙元素質量的75%。在地球上，氫很少以單質形式存在，大多與其他元素（例如氧或碳）結合。氫作為能源載體，需要透過各種製程提取。氫的獨特之處在於其使用過程非常清潔，在燃料電池中使用時只會產生水蒸氣。其次，氫的單位質量能量密度很高，幾乎是汽油的三倍。氫可以從多種資源中製取，包括水、天然氣、生物質和再生能源。其多功能性使其成為難以電氣化的產業（例如長途運輸、鋼鐵製造和化學生產）的理想解決方案。

了解氫氣的顏色代碼

氫氣的環境影響很大程度取決於其生產方式。業內人士根據顏色對氫氣進行分類，以顯示其來源及其相關排放物。

灰氫：灰氫是目前最常用的氫氣種類。它透過蒸汽甲烷重整（SMR）製程從天然氣中製取，該製程中天然氣在極高溫度下與蒸汽發生反應。該過程會釋放氫氣，但同時也會向大氣中排放大量二氧化碳。由於二氧化碳沒有被捕獲或再利用，灰氫會顯著加劇溫室氣體排放。它主要用於煉油廠和化肥產業，但這與全球氣候目標並不相符。

藍氫：為了減少排放，藍氫在蒸汽甲烷重整（SMR）製程的基礎上增加了碳捕獲與封存（CCS）技術。這意味著，大部分二氧化碳不會被排放到空氣中，而是被捕獲並儲存在地下或用於其他製程。藍氫被視為比灰氫更優的選擇，它連接了當今的先進技術和未來的清潔能源。然而，藍氫仍然依賴化石燃料和碳捕獲與封存系統，而這些系統的效率並非總是很高。

綠氫能：綠色氫能被認為是目前最乾淨、最永續的選擇。它是透過電解水來製的，利用電力將水分解成氫氣和氧氣。當電力來自風能、太陽能或水力發電等再生能源時，氫氣製造過程不會產生任何排放。綠氫能有望為鋼鐵製造、航空和貨運等難以電氣化的產業帶來清潔能源。儘管目前由於再生能源電力和設備成本較高，綠色氫能的價格也相對較高，但隨著技術的成熟，價格有望下降。

粉紅氫：另一個新興能源選擇是粉紅氫，它採用與綠氫相同的電解製程製成，但能源來源是核能而非再生能源。由於核電運轉過程中不會產生碳排放，粉紅氫也是一種低碳能源。對於法國和韓國等核能基礎雄厚的國家而言，粉紅氫尤其具有吸引力。其最大的優勢之一是能源供應穩定，不受天氣條件的影響。

綠松石氫：綠松石氫是一種較新且鮮為人知的製氫方法。它是通過甲烷熱解工藝加熱甲烷製成的，該工藝將甲烷分解為氫氣和固態碳。與灰氫或藍氫不同，這種方法不會釋放二氧化碳，只釋放固態碳，這些固態碳可以儲存或用於製造輪胎或電池等產品。儘管綠松石氫目前仍處於測試階段，但如果該技術能夠實現成本效益和規模化生產，它有望成為可靠的低排放能源選擇。

總而言之，這些顏色編碼提供了一種有效的方式來理解不同氫源對環境的影響。對於致力於減少碳排放的政策制定者、投資者和產業而言，了解這些差異至關重要。綠氫代表清潔能源的理想狀態，而藍色和青綠色氫則有助於我們建立實現零碳未來所需的技術和基礎設施。隨著成本的下降和技術的不斷創新，氫能有望在全球清潔能源結構中發揮越來越重要的作用。

氫能的應用：為下一代提供動力

• 交通運輸：氫燃料電池為電動車（FCEV）提供動力，其排放物僅為水。由於其加氫速度快、續航里程長，因此適用於長途卡車、巴士、火車和船舶。
• 工業應用：氫氣可取代化石燃料用於鋼鐵和水泥生產等高溫工業製程。此外，它也用於淨化和氨合成等領域。
• 儲能：氫能可儲存再生能源所產生的多餘電力。這有助於平衡能源生產和消費，並確保電網穩定運作。
• 住宅與商業暖氣：在鍋爐中將氫氣與天然氣或純氫氣結合使用，可降低碳排放。
• 航空和海運：空中巴士和其他航空業領軍企業正在投資研發氫動力飛機。同樣，水路運輸中的氫燃料電池可以取代柴油動力。

全球氫能倡議

未來的挑戰

除了其變革性的巨大潛力之外，氫能要被各行各業廣泛採用，還面臨許多挑戰。這些挑戰涵蓋經濟、技術、基礎設施和社會等多個領域：

• 生產成本高：近年來，透過再生能源電解製取的綠色氫氣成本遠高於灰色氫氣（化石燃料製取）和藍色氫氣（碳捕獲制取）。截至2024年，綠色氫氣的成本約為每公斤4至6美元，而灰色氫氣的生產成本則低至每公斤1至2美元。這種成本差異阻礙了綠色氫氣的市場競爭力，尤其是在價格敏感型產業。各國政府正在提供補貼、稅收抵免和生產激勵措施。國際能源總署（IEA）預測，到2030年，技術創新、規模經濟和再生能源成本的下降可望使綠色氫氣的價格降低高達60%。
• 基礎設施缺口：氫能需要專門的基礎設施，例如管道、高壓儲氫系統、加氫站和安全的運輸機制。目前，這些基礎設施大多尚未建成，或分佈分散且建設成本高。公私合作正在加速基礎建設。例如，歐盟的「氫能骨幹網」計畫旨在2040年建成一條4萬公里的氫氣管道。
• 能源效率問題：與直接電池儲能相比，氫能從電能轉化為氫氣再轉化為電能的往返效率較低。電解、壓縮、運輸和燃料電池轉換過程中的能量損失可能高達60%。在許多應用中，尤其是在儲能或短程運輸方面，電池效率更高。這使得氫能更適合長期、大容量儲能以及難以實現電氣化的產業。研發工作致力於提高電解槽的效率，並開發新型材料和系統設計以降低能量損失。
• 氫氣的安全與處理：氫氣極易燃，且由於分子尺寸較小，極易洩漏。其燃燒火焰幾乎不可見，給檢測帶來挑戰，因此需要專用感測器和通風設備。目前正在製定國際安全標準（例如 ISO 14687）。試點計畫中正在部署安全訓練、洩漏偵測技術和嚴格的儲存規程。
• 公眾認知與理解：儘管氫能具有許多優勢，但民眾和少數政策制定者仍對其有誤解。關於氫能的安全性、可行性和環境影響等方面的誤解仍然存在。公眾支持對於專案審批、政策制定和消費者接受度至關重要，尤其是在交通運輸和暖氣領域。

儘管前路充滿挑戰，氫能的崛起勢不可擋。透過持續的大量投資和創新，氫能可以克服這些障礙，並最終成為清潔能源未來的基礎。