圖／文：王子豪
中研院自主研發「去碳製氫」技術，以天然氣作原料，將其中的碳裂解、固化出來，製程中沒有二氧化碳的排放。中研院目前已與台電達成「去碳燃氫」註釋的產學合作，預期將能投入台電發電事業使用；未來也能投入產製去碳的氫原料，供工業用途使用。
「氫」的主要用途，包括作為「燃料」以及作為「原料」。
本文使用「去碳燃氫」一詞時，特指中研院與台電的合作項目、氫在「燃料」面向上的應用。
本文使用「去碳製氫」一詞時，則指中研院研發的技術，包「燃料」及「原料」等，不限定用途的氫。
「氫」能作為發電的燃料，燃燒後不會產生二氧化碳；同時也是化學、石化業的常用原料；此外，半導體等許多工業製程中，也會用到氫。
依據國際能源總署（IEA）2022年的報告（工研院摘譯），目前全球製氫來源，超過6成來自天然氣的「蒸氣重組法」；近2成來煤碳製氫；近2成來自石化工業的副產品。只有極低的產量來自水的「電解」。
煤碳製氫、以及傳統以天然氣作原料的「蒸氣重組法」，製程中都會產生二氧化碳。石化工業中，也會產生氫作為副產物，但石化工業本身存在爭議，且其產生的氫，往往直接再成為石化工業的原料。「電解水」的製程中，雖然不會產生二氧化碳，但需要投入極大的能量，只較適合應用在再生能源供過於求的區域。
中研院研發的方法，和「蒸氣重組法」一樣使用天然氣作原料，但是是透過電漿、或高溫，將碳氫化合物直接裂解，其中的「碳」會以固態的形式落下、成為高純度的碳黑。這套方法，製程中不會產生二氣化碳，且高純度的碳，也有作為其它產業原料的價值。
「去碳製氫」技術需要投注能量，與「直接燃燒天然氣」相比，「去碳燃氫」的成本稍高。但「直接燃燒天然氣」會產生二氧化碳，預期未來都要再搭配使用「碳捕捉封存」（CCUS）技術來降低碳排，相關技術也在發展中，但必然也會增加天然氣發電的成本。
中研院分析，一方面，「去碳燃氫」免除了燃燒後再補捉碳的成本；另一方面，「去碳製氫」將產製高純度的碳（碳黑），是相當有價值的工業原料，出售後會有額外收益。一來一往，中研院評估「去碳燃氫」的成本收益，將優於直接燃燒天然氣。
中研院表示，目前投入1度的電力、所產生的氫氣，大概能發出3.6度的電力。中研院資深研究員陳洋元表示，「去碳製氫」效率的理論值，是投入1度電、能產5.5度電。這也是這項技術未來精進的方向之一。
中研院永續科學中心執行秘書陳于高表示，「去碳製氫」的原理是老化學，許多技術細節才是其中的關鍵。陳于高說，目前在美國、德國也有類似技術的示範電廠；而中研院現在的成果，已能與國外技術競爭。
陳于高表示，技術的發展，會有國情差異。例如美國發展相似的技術，更主要的目的，是為了製造高純度碳。以台灣的國情來說，天然氣發電佔比高，這套技術能達到的減碳效益就會很大，這也是中研院積極投入研發的動機。
「天然氣混氫」、甚至是「氫取代天然氣」並不是新的倡議。過去的討論中，除了氫氣的來源、製程碳足跡以外，運輸、儲存也都是問題。中研院技術的一大重點是，「去碳燃氫」設備可直接設置在發電機組旁邊。經濟部次長、台電代理董事長曾文生表示，這套技術可以使用既有的天然氣設備，免除新設氫的運輸、儲存設備。
中研院與台電的產學合作，已在台電綜合研究所，將「去碳燃氫」設備連結65kW的微型氣渦輪發電系統，以天然氣混燒10%的氫氣。台電的目標是，在年底前將技術運用在高雄興達電廠的燃氣大型發電機組，混燒5%氫氣。
中研院技術已能產製更高純的氫。但若發電設備要使用更高比例的氫、甚至以純氫作燃料，目前的技術限制主要是燃燒設備的適宜性。此外，中研院的技術，仍是以天然氣作為原料，在台灣的國情上，仍需面對天然氣進口的問題；而在國際上，也存在天然氣開採的爭議。