【來論】綠色前行 舉足「氫」重

2021-12-22 00:00

全球共同面對日趨嚴峻的氣候問題,上月舉行的聯合國氣候變化大會(COP26)提出逐步減煤、擺脫化石燃料、改用可再生能源三大方向,是全球轉化能源發展的重要里程碑。為配合減碳排放,港府在《2021年施政報告》建議引入氫能巴士,筆者樂見政府大力推動可再生能源發展,惟氫能供應、安全性等挑戰,還需當局從政策層面着手,與業界及有關部門攜手促成項目。

氫是由一個質子和一個電子組成的最簡單的化學元素,質量是氧的十四分之一。在常態下,氫是一種氣體,然而,氫在地球上並不能天然地存在,會以化合物形式出現,與氧氣結合會變成水;和碳結合則會變成甲烷、煤和石油等有機化合物。自一九七○年代以來,氫就作為動力用燃料,應用於各項太空和火箭計畫中。將氫轉化為機械能或電能的過程,不會排放溫室氣體。故此,氫被視為未來其中一種最有前景的能量載體。

現時提煉氫的途徑主要有兩種,例如工業上常用的「蒸汽重組法」,分離甲烷中的碳和氫,經過加壓(Pressure Swing Adsorption,PSA)程序過濾後,製造出高純度氫氣。該方法產生的溫室氣體雖然比燃燒化石燃料少,但未能稱得上完全的潔淨能源。另一途徑是「電解法」,通過電流將水分子分離成氫氣和氧氣,過程中所需的電力,可由太陽能等再生能源提供,生產成本則相對高。技術上雖然較為成熟,但全世界九成六的氫都來自化石能源的產業,氫的製成要真的綠色環保,還是要大力發展當中百分之四的電解水方式,特別是生物製氫和以太陽能去電解水。
續航力較高 加氣時間相對短

港府早前公布的《香港氣候行動藍圖2050》,提倡「綠色運輸」,長遠達至二○五○年前車輛零排放的目標;《施政報告》亦提出引入氫能巴士,以氫能透過燃料電池驅動電能車輛,實現綠色無污染。筆者十分支持港府在應對氣候變化和實現碳中和的遠見和視野。

燃料電池其實不是非常複雜,只是氫氣和氧氣化合反應生成水、電,放出電能。所以原材料一邊是空氣,另一邊是以各種方法拿取出來的高純度氫氣。電池內電解質薄膜兩側的電極板將氫氣一方拆分成氫離子(正電)和電子、又將另一方氧氣拆分成氧離子(負電)和電子,電子在電極板之間形成電流,兩個氫離子和一個氧離子結合成為水,是這化學反應產出單一而無帶污染的廢物。與鋰電池電動車相比,氫能車的能源密度較高,續航能力亦較高,加氣時間亦相對電動車所需充電的時間短,適用於大型巴士等長途運輸車輛。加上鋰電池用完後亦需要處理。
深圳已開通首條氫能巴士綫

環顧其他地區,內地大力發展新興能源,內地當局早於十多年前已試行氫能車輛。本人早年曾有幸到上海交通大學交流,得知當地相關發展迅速,已有實驗車道及氫氣加氣站。時至近月,深圳已開通首條氫能巴士路綫,只需加氣不到二十分鐘,續航能力足以達到六百五十公里。氫能巴士的潛力甚大,因路綫及行車距離較易掌握,未來有助世界各地實踐零碳排放的目標。

另外,倫敦市中心區已率先引進二十台雙層氫能巴士,不用汽柴油等化石燃料,而是綠能運輸新未來的氫燃料電池。這些低碳排放巴士更有助改善路邊空氣質素。目前日本是走在世界上使用氫能的前列。已量產出第一台加氫三分鐘,續航七百五十公里的車輛。當其他國家堅守燃油或正大力發展純鋰電車時日本至今建設了接近一百座加氫站。而中國汽車工程學會在十月發布的《節能與新能源汽車技術路綫圖2.0》指出,到二○三五年,內地氫燃料電池汽車規模將達到一百萬輛,建成加氫站五千座。
港府應把握發展氫能趨勢

目前氫能處於急速發展階段,綠色氫能(green hydrogen)成為各大企業爭相探討的議題。歐洲的荷蘭、德國、西班牙及中東地區是現正着力投資生產綠色氫氣的主要國家。國家科技部已把氫能技術納入國家重點研發計畫專項之一,而各省市十四五規劃也陸續發布氫能規劃的相關政策,據悉北京和上海等地更有明確提出,到二○二五年實現萬輛氫燃料電池汽車的發展目標。香港政府當局應把握發展氫能的趨勢及機遇,如要大力發展氫能,想必目前仍有多個關口包括安全監管等要克服,還需政府當局從政策層面推動,例如探討集中資源建立氫氣生產或供應鏈,及降低生產氫氣的成本等,以實踐「零碳排放.綠色宜居.持續發展」的願景。
源栢樑
資深工程師及上任工程師學會會長
 

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