一、    前言

隨著人們對環境保護的重視，汽車產業也開始發展新能源汽車，目前發展的新能源汽車為混合動力與純電動汽車，雖然可減少碳排放，卻產生汰役電池廢棄物，對環境保護仍然不夠；其次，發展使用氫燃料作為能源的氫燃料汽車，氫燃燒後的排放物為水，並且無電池汰換之問題，可有效改善汽車造成的環境汙染。

二、    關鍵技術

氫氣可以直接使用作為能源，也可以使用氫燃料電池作為能量轉換單元，轉換為電能；汽車產業使用的氫燃料，以氫氣作為能量儲存介質，透過氫氣生產、儲存、運輸之流程，提供車輛作為燃料使用，說明如下(圖1)：

(一)氫氣生產
目前生產氫氣的主要原料為天然氣、煤炭。透過天然氣的蒸汽重整(Steam Reforming)來製備氫氣，生產效率為65%至75%，但生產成本高；煤炭資源雖然較天然氣更為豐富，但是煤炭需要透過氣化反應(Gasification)來製備氫氣，生產設備與製作流程複雜，且生產效率較低，約60%。目前開發中的製備氫氣方法包含水電解技術、微生物製氫技術、生質廢棄物產氫技術，以及透過太陽能、風能、核能來進行發電，以降低生產成本，達到環境永續發展之目標。

(二)氫氣儲存
氫氣儲存方式依據不同的氫氣狀態可分為壓縮氫氣儲存系統、液態氫儲存系統。壓縮氫氣儲存系統由儲存容器與儲存壓力所需的壓縮機組成，儲存容器使用與儲存天然氣相同的金屬容器，儲氣罐的儲存壓力範圍為1 bar內、球形容器可儲存壓力範圍為20 bar內、管道儲存壓力範圍為100 bar內；液態氫具備容易運輸且可大量儲存之優點，液態氫儲存系統使用低溫罐作為儲存容器，該容器為雙層結構，在層與層之間為真空狀態，進行隔熱，以減少氫氣蒸發而造成損失。另外，還有許多開發中的儲氫材料，將氫氣以穩定形式的能量儲存起來，方便後續的使用，像是將氫透過物理性吸附於多孔固體材料、將氫與金屬氫化物化學鍵結反應形成氫化物、將液態有機氫載體(Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC)作為儲存介質。

(三)氫氣運輸
氫氣運輸方式可依據不同的氫氣狀態來運送，藉由長管拖車(Tube Trailer)、液氫槽車(liquid truck)、氫氣管道(pipelines)，將氫能由製氫廠運輸至加氫站。目前的氫氣大多以壓縮氣體的形式存在，其能量轉換效率高，因此，長管拖車為最常用的運氫方法，但該方法受限於運輸距離；液氫槽車(liquid truck)用於運輸液態氫，具有成本效益，且適用於長距離運輸，但受到輸送介質的影響，能量轉換效率較低；氫氣管道(pipelines)具高能量效率與成本優勢，僅需花費一次成本安裝於無管道的地區，未來，該方法將成為主要的氫氣運輸方式。

三、    發展案例

氫氣容易著火、造成安全問題，需謹慎處理，降低危險性，因此，研究人員積極開發氫氣生產之相關技術，說明如下(圖2)：

(一)英國倫敦瑪麗王后大學(Queen Mary University of London)的研究人員開發出用於水電解製氫之石墨烯催化劑，利用一鍋合成法(One-pot Synthesis)，生產出包裹著鉑奈米粒子的石墨烯，具備耐腐蝕性、導電率高、比表面積大之特性，相較於傳統催化劑，石墨烯基催化劑的活性損失降低30%以上。
(二)日本東京工業大學的研究人員開發出由奈米級金屬氧化物與釕金屬光敏染料組成的新型光催化劑材料，能夠透過太陽光來分解水分子、獲得氫，在生產過程中不會產生任何二氧化碳，實現零碳足跡；此外，該材料具備奈米級的高表面積特性，提高氫氣生產效率。
(三)以色列理工學院((Technion-Israel Institute of Technology)的研究人員開發出太陽能製氫系統，每小時可產生多達36萬個氫分子，在反應過程中，還能利用釋放出來的氧氣，將有機分子苯甲胺(Phenylmethylamine)轉化為工業化學物質苯甲醛(Benzaldehyde)，用於工業產品，未來，研究人員將使用人工智慧技術，進一步研究製氫流程，以提高生產效率。
(四)新加坡南洋理工大學的研究人員開發出低成本催化劑，由鋁和錳組成的新型尖晶石氧化物材料，具高催化活性、高轉換效率；此外，研究人員藉由機器學習技術來獲得製氫流程之參數，加速水電解產氫的效率，未來，期望能藉由該方法來大量製備氫氣。

四、    未來展望

氫燃料是最理想的化石燃料替代品，不會產生任何碳排放量，未來，汽車廠商將透過技術的研究與開發，降低車輛成本、提高車輛效率，加上政府單位的產業政策，建構氫燃料供應基礎設施，加速發展氫燃料汽車。