◎ 林仁斌
目前各國都積極發展搭配碳捕捉、再利用或封存（CCUS）所生產的藍氫，以及藉由再生能源電解水所產製的綠氫等兩大方向進行佈局。不論如何，氫氣產製後的安全儲存與運送以及儲運的成本效益都將是推展氫能源產業供應鏈的重要關鍵。
氫氣是質量最輕的氣體，雖具有高能量密度（142 MJ/kg），但體積密度相當低（0.09 kg/m 3）。如何能有效率且安全地儲存及運送皆需要慎重考慮，而儲運方式也攸關氫氣的後續應用領域。
氫氣產製後的安全儲存與運送以及儲運的成本效益都將是推展氫能源產業供應鏈的重要關鍵。（圖取自freepik）
目前的儲氫技術主要可分為高壓氫氣、金屬儲氫、吸附儲氫、液態氫以及化學儲氫（LOH或NH 3 ）等，茲分述如下。
1、高壓氫氣鋼瓶的儲氫量小（1000 bar高壓下的氫氣密度為52 kg/m 3），但是成本高，壓縮氫氣所需的加壓鋼瓶笨重，且潛在危險性高。因此，並不適用於大型化的氫氣儲存。
2、金屬儲氫在理論上能有高氫氣密度（>140 kg/m 3），也具有相對安全便利的優點，但目前成本仍是昂貴。因此，如何實現儲氫合金的儲氫密度與經濟性是未來的研發重點。
3、吸附儲氫是利用高比表面積的材料（例如：奈米碳管、金屬有機物骨架材料MOF等）來吸附氫氣，然而儲氫量仍低，離商用化階段尚遠。
4、液態氫（LH 2 ）由氫氣液化而成。氫氣在常壓下冷卻至-253℃時可由氣態變為液態，體積會收縮至原本的1/800 （密度增加至71 kg/m 3），儲運效率可經由加壓讓體積再縮小而獲得提升。其優點為回壓後無須經過特殊處理程序，即可經由短程運輸提供終端使用。但是，缺點是轉換過程中的能量損失過大（約為25-45%），液化所需的超低溫及設備維護成本高，且自然蒸發所導致的每日損失液體量約為0.5-1.0%，因此與其他氫載體相比，液態氫並不利於長期儲存。
5、液態有機儲氫（LOH）是透過不飽和有機化合物的加氫與脫氫反應做為氫儲存載體，通常使用不飽和芳香族化合物（例如：苯、甲苯）在高壓（30-50 bar）條件下進行氫化反應而生成液態的飽和化合物，需用氫氣時再進行脫氫以釋出氫氣。以甲苯為例，氫氣與甲苯在高壓下進行氫化反應後可生成甲基環己烷（MCH），載運至使用端後再經由脫氫反應回復為氫氣與甲苯（ΔH=205 kJ/mol），甲苯可多次循環再利用。由於甲苯與甲基環己烷在常溫常壓下均為液態，無論在安全或運送成本上均有明顯的優勢，有利於遠距離與大量的氫能源運輸。目前的技術挑戰在於脫氫的溫度偏高，實際釋氫效率偏低，若能開發出低溫高效的脫氫觸媒將更有利於液態有機儲氫技術的推展。
6、氨氣（NH 3 ）通常是由氫氣與氮氣在高溫高壓下合成（哈柏法製氨）而得，液態氨除了可轉化回氫氣使用，氨也可直接用於燃燒且過程中不會產生二氧化碳，或做為工業製程的原物料，節省轉化回氫氣所需能源。氨的體積氫氣密度（121 kg H 2 /m 3 NH 3 ）是液化氫的1.7倍，為甲基環己烷（47.3 kg H 2 /m 3 MCH）的2.6倍。相較而言，液氨可攜帶較多氫能源。
台科大機械工程系教授黃崧任率團隊研發「儲氫鎂複合材料」的固態儲氫技術，有助於氫能源發展。（台科大提供）
綜合上述，為了有效率且安全地儲存與運送氫能源，較受關注的儲氫技術為液態氫以及化學儲氫（例如：液態有機儲氫、液氨）等方法，它們的主要優點為儲氫密度相對高，並可透過管線輸送、卡車與鐵路載運、以及輪船長途儲運等。
台灣目前在氫能供應鏈的投入，除了產業的能源轉型以及持續發展藍氫與綠氫的自產外，也該思考長期穩定的儲存與運送方案。氫運輸依載體不同，需投入不同基建、不同的運輸、接收及儲存。目前國際主流為將氫氣液化或轉換為其他氫載體輸送（例如：液氨或MCH），而後續的儲運設施與應用就要跟著調整。如何將生產端及應用端串連起來，以期能長期穩定氫氨能源的供應，可能是氫能源產業重要且須積極投資的項目。
（作者為台灣環境保護聯盟學術委員）
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