新動力時代(二) 燃料電池汽機車搶先上市中 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

<汽車時代和理想城市>新動力時代(二) 燃料電池汽機車搶先上市中

2003年09月18日
作者:(林佳穎 (特別企劃)

1998年,法國率先發起無車日活動,最主要的目的是在提醒大眾,城市中過度使用車輛而造成的空氣及噪音污染問題。在歐洲地區,運輸部門所排放的二氧化碳有40%來自私人汽車;運輸工具所產生的噪音,則是都市地區主要的噪音來源。

台灣空污領先群雄

有些1998年交通統計數字,你或許有興趣知道。無車日發起那一年,台灣每平方公里有汽車150.1輛,法國每平方公里是57.9輛,德國123.6輛,日本187.4輛,美國22輛。而在機車部分,台灣是291輛,法國4.2,德國12.8,日本38.5,美國0.4。然而根據環保署早先統計,台灣每輛機車造成的空污,與一輛汽車不相上下。心算好的人馬上可看出,在5個國家中因交通造成的空氣污染,台灣顯然遙遙領先。

從化學燃燒反應的觀點來看,任何一輛以燃燒汽油作為動力來源的交通工具,只要一開上馬路,啟動了汽油與氧氣燃燒的化學反應,二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮氧化物等等有害氣體,就會產生。道理很簡單,打一個不太文雅的比喻,當我們吃下一堆食物,經過人體消化系統,及一連串化學反應,吸收了營養素作為能量,之後剩下一堆人體不能吸收的殘渣,就形成了糞便。同樣的,汽油就像是汽車的食物,汽油裡的碳跟硫,經過一連串化學反應,燃燒排出後就成為有害氣體;這就是以化石燃料為動力的交通工具,永遠無法避免污染空氣的結構性悲劇。

除了空污問題急待解決,以石油文明為基礎發展出來的汽車工業,在面臨油源不穩及日益消耗枯竭,汽車終有一天將成為廢鐵的壓力下,以新能源作為動力來源的環保概念車,終在先進的汽車工業大國萌芽,並逐漸成型上路。

氫-最環保最有效率的新動力

新的汽車動力來源,包括各種天然能源像是風力、太陽能,或以農場廢料、森林垃圾所製成的液態「生物燃料」,以及經過壓縮的天然氣或氫氣,都可替代汽油驅動小引擎或渦輪來發電;此外在各種發電方式中,又以燃料電池最受矚目。燃料電池材料十分簡單而節省,且發電過程產生的物質只有水,非常環保,是技術發展成熟而且相當看好的一種新能源。什麼是燃料電池? 這會兒,又要再從化學反應說起了。

日本Toyata燃料電池汽車已於2002年試產測試,並進行道路測試。照片引自日本Toyata燃料電池的發明是科技文明的偉大奇蹟。水(H2O)是由兩個氫(H)跟一個氧(O)所組成,透過燃料電池裡的結構,帶正電的氫離子(H+)跟帶負電的氧離子(O2-),會正負相吸、互相結合而產生電力和水。燃料電池便是使預先儲存的氫,與空氣中的氧氣反應結合,讓氫與氧離子能穩定流動、化合,產生持續性電力;當預先儲存的氫離子用完了,反應也就跟著停止。打個比方來說,以前是餵汽車吃汽油,現在是餵汽車吃氫,雖然概念簡單,但是因為動力來源不同,汽車的機械結構及動力系統上就要跟著做全新的變革,就像用微波爐跟瓦斯爐一樣能煮食物,但是你不能把電接到瓦斯爐,仍想煮熟一鍋熱湯。

「F-Cell」是汽車大廠克萊斯萊以M-BENZ A-Class為基礎所開發的燃料電池車,初期提供60台F-Cell給歐美各國的政府機關使用。 法國車廠標致在巴黎車展上展出的燃料電池概念車,這款令人驚嘆的消防車就取名為「水H2O」,完整結合了燃料電池排水與消防用水的概念。車上搭載新研製的燃料電池,車內只能坐2個人,車子的後半部是消防用的儲水罐,在車頂上還有伸縮梯,可說是消防隊員夢想的座車。

2002年在南非舉辦的永續發展世界高峰會的企業展示場裡,就展示了幾款已經上市的燃料電池汽車,但因為是前所未有的高科技產品,所以價格是以百萬來計算。歐美及日本的各大汽車製造廠,也已陸續研發完成燃料電池汽車,並即將進行量產。目前因氫氣供應生產技術尚不普及且儲存不易,以致燃料電池成本太高,是燃料電池汽車推行最大的阻力。

台灣的燃料電池機車

台灣生產的燃料電池機車,照片引自北京天恒可持續發展研究所台灣目前雖還未有燃料電池汽車上市,不過作為世界主要機車生產國,多年來研發的電動機車,是以蓄電瓶儲放電力作為能源來源,但蓄電瓶有供電不穩及電瓶衰竭的問題,使目前的電動機車無法開得太快太遠;燃料電池儲氫技術的成熟,便成了台灣電動機車能否成功轉型的重要基礎。

就在2000年10月,亞太燃料電池已成功研發了高效能且安全的儲氫技術,能將氫氣儲存在比一公升的寶特瓶稍小的儲氫罐裡,讓氫氣可像汽油一樣帶著走,也可擺在商店的架上販售,當氫氣用完再退回空瓶。

由於燃料電池在發電的過程,不產生任何廢氣,只有少量的水,當然也就沒有傳統汽機車所造成的空污問題。至於燃料電池機車的噪音來源,只有為了導入氧氣所裝設的風扇旋轉聲。預料2005年燃料電池機車正式上市時,將為習慣以機車代步的台灣,帶來更親近環境的新動力。