2026/08/17 哪些是最有前景的低碳氫技術？

引用來源：https://spectra.mhi.com/energy-transition/what-are-the-most-promising-technologies-for-low-carbon-hydrogen
『參考要點』：氫氣生產技術路徑多元，包含：鹼性電解、PEM水電解與高效率SOEC等主流技術，以及光催化水分解、甲烷熱解、生物刺激製氫與天然氫氣等，顯示氫氣仍存在多種可發展與擴展的生產可能性。
 
儘管各國在政策重心上逐漸從永續性轉向能源安全，使低碳氫的發展動能有所減弱，但國際能源署預估，2025年的專案投資管線仍約達80億美元，幾乎是2024年的兩倍。
PV Tech研究機構的分析師預測，僅在歐洲，綠色氫氣將出現高達200%的年增長率，目前已經有超過60個專案正在建設中。像微軟簽署七年合約、為資料中心採購以綠氫製鋼為基礎的鋼材等消息，這也顯示出難以減排產業的需求可能正在上升。與此同時，歐盟等市場正加大政策框架的投入力度，技術也在持續進步。
由於許多永續生產方法仍處於實驗或示範階段，目前有哪些最值得關注、最有前景的方法？
 
鹼性電解
蒸汽甲烷重整，也就是所謂的灰氫，仍然是目前最廣泛使用的生產方式，占全球產量的68%，並且每生產1公斤氫氣就會排放高達12公斤二氧化碳。水電解若使用再生能源則被視為「綠氫」，目前僅占5%。
在這一比例中，鹼性電解是最成熟且最常被使用的技術。它由兩個電極組成，分別為陽極與陰極，中間以多孔隔膜（diaphragm）分隔，周圍則環繞鹼性溶液。當通入電流時，水分子在帶負電的陰極分解並釋放出氫氣。這是一種低溫技術，通常運作溫度為50至80°C。雖然成本較低，但對於使用再生能源時常見的電力波動，其耐受性較差。

三菱重工（MHI）高砂氫能園區正在驗證鹼性電解槽
 
質子交換膜水電解（PEM）
質子交換膜水電解（PEM）採用類似的技術路線，在低溫條件下運作，並以聚合物膜取代隔膜，這種設計提升了導電性與氣體密封性，使其效率高於鹼性電解槽。與鹼性方法相比，PEM電解槽較不受電力波動影響，但目前仍依賴鉑與銥等金屬，這些是全球最稀有的元素之一。
 
固體氧化物電解槽（SOEC）
近年來，固體氧化物電解槽（SOEC）受到越來越多的關注。它採用相同的電解原理，但需要在600°C至1000°C的高溫條件下運作，並以陶瓷電池作為分隔材料。因此SOEC的效率可高達85%，而三菱重工（MHI）目標將其SOEC系統效率提升至90%，顯著高於鹼性與PEM技術所能達到的水平。SOEC源自固體氧化物燃料電池，這是一項成熟技術，而且所需要的稀有金屬極少。
 

固體氧化物電解槽是一種生產綠氫的高效率途徑
 
 
光催化水分解
顧名思義，光催化水分解利用光來驅動水的電解反應，其中被稱為尖晶石鐵氧體的奈米粒子在過程中充當催化劑。由於它們具有磁性，因此可以輕易回收並重複使用。該製程使用鐵等豐富材料，當此技術從學術研究階段走向實際應用時，有望大幅降低成本。
 
甲烷熱解
三菱重工也正在開發甲烷熱解技術，以將天然氣分解為固體碳與氫氣，從而生產青氫。三菱重工正致力於提升該製程的氫氣生產效率，而副產的碳黑則可作為工業材料加以利用。
 

三菱重工使用加壓流體化床設備進行了甲烷熱解的連續測試
 
生物刺激氫氣
除了多種化學製程之外，研究人員也正從生物領域尋找解決方案，利用生活在枯竭油田中的微生物，將殘留的石油轉化為氫氣。近期在加州的一項現場試驗已成功透過該方法產生氫氣。
 
天然氫氣
截至目前為止，氫氣生產主要仍是以合成方法主導，但地球地殼中也存在大量的天然氫氣，亦稱白氫。馬利的一處井場自2012年起持續產出天然氫氣，之後在全球其他地區也陸續發現了可觀的儲量。美國地質調查局估計，如果能以可持續方式開採全球資源中的僅2%，就可產出約10萬兆噸氫氣，其能量約為全球所有天然氣儲量的兩倍。
 
氫能產業的轉折點？
低碳氫氣已進入發展的重要階段，儘管面臨一些挑戰，已公布的專案與政策支持仍持續增加。氫能是否能更接近成為主要的減碳途徑，將取決於可預測且具持續性的政策框架，以建立需求並吸引投資，同時也取決於技術供應商是否能將多元化的解決方案推向商業化規模。