想像一下二○五○年的台灣，不再燃燒煤炭，依賴太陽光電等再生能源，所有天然氣發電廠都「進化」為氫氣發電。
在台電肩負電力低碳化重任背後，少不了中研院的科研支持，而改變也是現在進行式……。
什麼是台灣未來可以依靠的新能源？
最近，核電該不該廢？太陽能、風電應該如何發展又掀起熱議。諸多技術中，在中研院院長廖俊智的眼中，「氫能」是絕對不可以偏廢的選項，特別是中研院開發的「去碳燃氫」（methane pyrolysis）技術，更被欽點為五大優先推動的淨零新科技。
這項台灣最高學術殿堂發展出的新技術，已經走出實驗室。去年九月，中研院聯手台電成功發出去碳燃氫第一度電，更在時任總統蔡英文見證下，宣布在興達電廠建立示範區。
最近，又有新進度。台灣最主要的工業氣體製造商聯華林德攜手中研院，在南科合作去碳燃氫的氫能生產技術，希望以後能在台灣護國群山──半導體供應鏈中，扮演一定角色。
主導這項計畫的總主持人是中研院物理所資深研究員陳洋元，「我們使用兩台電漿、熱裂解機台，派員二十四小時輪班生產氫氣，定期整理周報向院方匯報。」眾所周知，氫氣是半導體高階製程「極紫外光微影技術」的必要原料，如果沒有氫氣，台積電就做不出先進製程的晶片，為了就近供應氫氣給台積電，聯華林德在南科的樹谷園區，建立了兩座以天然氣為原料的氫氣工廠，並回收二氧化碳，作為工業原料。
不過，傳統製氫方法還是會產生二氧化碳，「採用去碳燃氫，就有可能無碳產氫，由於缺少穩定的天然氣供應與氫氣純化設備，我們找上聯華合作。」陳洋元說，借用聯華的氫氣槽車與氫氣儲存設備，試著擴大去碳燃氫的規模。
去碳燃氫看來難懂，其實原理很簡單。
陳洋元解釋，就是利用攝氏一千度以上高溫，把天然氣主要成分甲烷裂解為氫氣和固態碳黑，氫氣作為發電及工業使用，碳黑則可製成輪胎、油墨、塗料，是高附加價值的原料。
他也不諱言，目前全球已有不少機構發展出去碳燃氫的技術，但最大瓶頸是生產過程中，碳黑會堵住，必須不斷停機、清機，相當耗成本，因此關鍵是：如何在不熄火的前提下，持續把碳拿出來？
中研院費時三年解決這個問題，獲得技術突破，取得專利，改善電漿設備中產生電漿的零件設計，「把氣體分離、碳沉積起來，接著把碳統統倒入集碳桶，讓氫和碳源源不絕產出。」陳洋元強調，電漿設備產生一公斤的氫氣約需十一度電，與目前主流電漿火炬相較，還能省近兩成電，這是中研院的去碳燃氫兩大特色。
而且因為去碳燃氫主要原料是天然氣，將現有天然氣發電設備改裝一下，就能上陣，可避免儲存、運輸氫氣帶來的問題，也是去碳燃氫的優勢之一。中研院與台電已成功在六十五瓩（kW）混氫型微氣渦輪發電系統，達成混氫一○％目標，證實了該技術能接軌既有發電系統，將研究與應用成功垂直整合。
台電綜合研究所所長鍾年勉表示，台電目前正在評估，於興達電廠建置一台規模約五千瓩 （MW）的混氫發電試驗機組，以建立氫氣的整合發電應用能力；中研院為準備相應的去碳燃氫機組規模，已編列四億元預算，預計三年內完成，並與台電共同合作進行MW級去碳燃氫發電示範。
不過要從六五kW的微型發電設備擴展到五MW的小型發電設備，差了近一百倍，僅四億元的預算，陳洋元認為仍遠遠不夠，「估計設置一個五MW的氫能發電廠，含發電機組及去碳燃氫設備，約須投入十億元資金。」
根據中研院團隊的科研數據，陳洋元估計，每小時要生產四十公斤的氫氣廠，在台灣僅需投入三億元，若每小時提高至一二○公斤，就需投入九億元，若進一步擴大，設置一座可商業化運轉的純氫發電廠（約六○○MW），每小時約需消耗一五○○公斤的氫氣，換算投資金額可能高達一千億元，資金雖不少，但換來淨零排放的電廠，回饋商機也很值得期待。
根據陳洋元試算，氫氣收入加上碳黑買賣，去碳燃氫如果運作得宜，內部報酬率（IRR）可達三○％，提供了民間資金投資一個很好的標的。
雖然離規模量產的目標還很遠，但去碳燃氫第一度電發出後，感興趣的單位愈來愈多，「竹科也找我去分享，想知道太陽能電解氫和去碳燃氫的差異。」陳洋元在中研院物理所六樓的實驗室，也愈來愈熱鬧，原本預計明年五月要退休的他，現在可能又得延期。
儘管去碳燃氫尚未完全成熟，但如果成功商轉，台灣有機會成為全球綠色能源先驅的新典範。
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