2023/10/25 實習生武氏翠潮整理

　　目前由於綠氫生產的過程還不成熟（例如水電解的轉換效率僅達70~80%、電解槽裝置的成本較高、整體能源利用率不高），導致與灰氫（每公斤0.9~3.2美元）相比，綠氫的成本較高（每公斤3~7.5美元）。

　　面對這樣的問題，德國Helmholtz-Zentrum Berlin （HZB）研究中心和柏林工業大學（Technische Universität Berlin）已研發出一種新興的技術以提高綠氫的經濟價值，將綠氫不再限於作為減碳的能源，更可以利用一部分製造出來的綠氫將生物質衍生化學品轉換為高價值的工業化學品。

　　自1975年以來，不管全球的氫需求多少，氫的生產主要應用於工業製程與化學工業，例如製氨和石化產品。在2018年，31.5公噸（42.6%）的氫氣用於氨生產、38.2公噸（51.7%）的氫氣用於煉油廠， 4.2公頓（5.7%）的氫氣用於其他用途（如圖一）。

圖一、1975~2018年全球煉油、製氨和其他產業對純氫的需求

圖片來源：IEA國際能源署

　　不過，直到近期（2023年），HZB研究中心和柏林工業大學才成功研發出新的技術，將從光電化學（PEC）裝置生產出來的氫直接在陰極與衣康酸（Itaconic Acid）進行化學反應（氫化）形成高價值的甲基丁二酸¹（MSA）（如圖二）。另外，由於此氫化過程需要在光電化學設備的陰極進行，因此最適用於生產綠氫的過程。此外，整個偶合的過程僅需要使用同一個設備。

圖二、耦合光電化學氫化系統

圖片來源：Nature Communications

        研究也指出，若假設光電化學產氫裝置的使用壽命為40年，綠氫還是打不贏灰氫的。不過，藉由這個技術，僅將11%的氫氣進行氫化生產MSA即能有辦法將綠氫的成本降低到每公斤1.5歐元（假設光電化學裝置的使用壽命僅為5年）。而且，藉由進行氫化反應的控制，有辦法能將11~60%生產出來的氫氣轉換為MSA藉由製造更多昂貴的化合物MSA，有效減少綠氫生產的成本，將綠氫變得更有競爭力。

註¹：甲基丁二酸是一種高價值的化合物，主要用於化妝品和聚合物製造中的溶劑或原料、醫藥中間體。甲基丁二酸的全球市場規模預計可達 15,000 公噸。Abcr GmbH和Fisher Scientific網站銷售每100克甲基丁二酸的價格為180~322歐元（191~343美元）。

資料來源：

• Green Hydrogen Could Reach Economic Viability Through The Co-production of Valuable Chemicals，Tech Xplore (2023)
• Renewable hydrogen for the chemical industry，MRS Energy & Sustainability (2020)
• Solar-driven upgrading of biomass by coupled hydrogenation using in situ (photo)electrochemically generated H2，Nature Communications (2023)
• 全球氫氣生產方式的發展與趨勢，工研院 (2021)