燃料電池戰爭

燃料電池戰爭
知識通訊評論第40期

微型燃料電池已逐漸做為攜帶式裝置的電力來源新選擇，不過它們還有一些地方尚未準備就緒。

製造商多年來想盡點子用燃料電池來驅動可攜式的電子裝備。它們的工程師想像著藉由僅僅數立方公分的燃料，讓筆記型電腦運轉一整天，或者讓電話講上一星期。

最新的進展是今年五月，韓國三星宣布它將投資美國紐約州阿巴尼市一家叫做 MTI Micro 的公司。這家南韓的公司要 MTI 協助發展手機用燃料電池，而這可不是個案。東芝、三洋、松下以及其他公司研究燃料電池，都已有一段時間；但這些燃料電池何時會上市，甚至它們是否會造成真正的衝擊，尚不明顯。

美國加州的市場調查機構達奈爾集團 (Darnell Group) 資深研究分析員布萊恩 (Jeremiah Bryant) 表示，天花亂墜的宣傳足以讓每個人都想確定他不會錯過這波潮流，但大型電子公司並不像是要全力投入的樣子。

支持者說這些小型燃料電池可提供的電力，比起現在最好的那些電池，要多上三到十倍，可以整天使用筆記型電腦而不必充電，或是在手機上看完一整部電影。但是在燃料電池分食可攜式電池的七十億美元市場之前，還有技術跟財務上的困難需要克服。

達到極限

位於加拿大英屬哥倫比亞北溫哥華的燃料電池製造商 Angstrom 總裁麥克利恩 (Ged McLean) 承認說，電池很了不起，是一艱困的技術。然而根據麥克利恩及產業分析家所言，這門技術可能會碰到它的性能極限。電池性能的增加每年勉強能夠維持大約百分之五，美國德州達拉斯市市場分析公司 Frost & Sullivan 的電池產業分析家布萊德福特 (Sara Bradford) 表示，眼下並無技術可以大幅度地增加這種成長幅度。

理論上燃料電池可以打破電池的障礙。如同傳統電池一樣，燃料電池利用化學反應產生電流；然而在傳統電池裡，一旦化學反應耗竭殆盡，電池不是被棄置就是要充電，而燃料電池只須添加用掉的燃料即可。

燃料電池有幾項潛在的好處。你毋須等待充電；燃料電池的性能不像充電電池那樣隨時間退化；最棒的是燃料電池所使用化學物質的能源密度，比起一般電池所使用的要高得許多，所以同樣重量的化學物質，你從燃料電池所得的電力要多得多。

舉例來說，根據德國布魯薩市「精明燃料電池」公司 (Smart Fuel Cell) 的資料，每一公斤的鋰電池輸出一百五十瓦特–小時的電力，而每一公斤的燃料電池可輸出多達一千兩百瓦特–小時的電力。

大多數的燃料電池消耗氫並產生水，但是儲存潛在爆炸性氣體的爭論點，可能會排除它用在可攜式裝置之上。Angstrom 透過使用固體金屬氫化物，一種將氫束縛於其表面的金屬晶體，來解決這個問題。燃料電池電力用盡時，金屬氫化物可以透過外在來源的氫進行補充。

大多數的公司乾脆嘗試使用另一種燃料：甲醇。甲醇具的優點是便宜，由於在室溫下呈液態而易於貯存。消費者可購買特製的甲醇匣，需要時將它們嵌入燃料電池裡。理論上這些卡匣跟拋棄式打火機一樣安全便宜、無所不在。

甲醇燃料電池產業去年年底贏得一場重要的勝利：國際民航組織票決，自二○○七年一月起允許飛機乘客攜帶甲醇燃料電池登機。先前甲醇被認定是危險物質，禁止攜帶登機。

不過甲醇燃料電池有其潛在問題：它的化學原理並不像氫電池那麼直截了當。直接甲醇燃料電池在其化學反應的前半段使用到水，而在後半段製造出水。設計者因此必須讓水從陽極循環回到陰極。

燃料電池所用的金屬氫化板。

篷車動力

Smart Fuel Cell已在甲醇的使用上獲得些許成功，做出十二公斤的標準型甲醇燃料電池供休旅車使用。該公司的企管主任穆勒 (Jens Müller) 表示，如今的關鍵在於製造出跟大型電池一樣可靠有效的小型電池。

因為需要內部幫浦運轉水、燃料、以及驅動用以提供新鮮空氣的風扇及過濾器，這項工作便顯複雜。這些因素增加了電池的重量及複雜度，不過穆勒說這是可解決的工程問題。

穆勒表示，這項技術並沒有它看起來那麼複雜，他們有用上一些不是燃料電池專用，也用在其他產業的零件，而這些零件可粗糙得很。

從三星收到一百萬美元小額初期投資款的 MTI ，嘗試不同的研發方針。它想要製作一種「被動的」甲醇燃料電池，也許利用吸收作用及擴散作用來運轉水跟燃料。雖然電池仍然會有一些活動的零件， MTI 認為被動式設計實行起來會較為廉價簡單。

MTI 、 Angstrom 、 Smart Fuel Cell 以及其他公司正試圖在產業界及軍方，找到燃料電池的初期市場，原因是長時間發電對他們是如此重要，因此會為此支付龐大費用。 Smart Fuel Cell 在五月宣布與美國空軍簽訂一筆五十萬美元的合約，提供一顆重達大約一公斤的原型燃料電池，穆勒說它應能提供的能源，足以替代十三公斤重一般電池。

Angstrom 鎖定產業界，供應二十四小時不間斷的氫能源手電筒，供安全警衛使用。MTI修改無線射頻辨識 (RFID) 讀碼機，配上燃料電池，使它們得以撐過倉庫作業裡長達八小時的一輪班次。

隨著燃料電池縮小，價格下降，這項科技應該可以達到像電話或筆記型電腦之類的大眾消費性產品。不過有些觀察家保持懷疑態度， Frost & Sullivan 的布萊德福特懷疑，當消費者認為在牆上插座充電本質上免費的時候，他們會有多大的意願為燃料電池購買填充品。

布萊恩預測燃料電池會適得其所，在產業界、軍方、以及必須在遠離電源插座的地方作業的人那兒找到用途。他認為能源效率日趨改良的電子產品，加上現存發電裝置的經常性極限的改進，意味著對我們大多數人而言，電池仍然夠好用了。