【文/湯姆.希普(Tom Heap);譯者/高英哲】

 

在eBay總部裡的「茂盛能量箱」(Bloom Energy Server),讓每天數百萬筆的交易不會因停電而中斷。這是茂盛能源公司所生產的燃料電池,暱稱Bloom Box。

 

人類這種生物對能源需索無度。我們是會用火的猿類,小至煮飯,大至分裂原子,人類文明所以能演進不息,可說是奠定在爐火純青的「燒東西」本事上。然而現在這時代爛透了,不只政治上危機四伏、道德問題一大堆,而且用電成本高昂。

家用電費漲不停,石油供給市場令人捉摸不定,消耗化石燃料又在氣候變遷問題上火上添油。我們現在簡直動輒得咎,有沒有什麼比較能自給自足的新科技,能讓我們用電不必那麼綁手綁腳?

比輸電網更乾淨、更便宜的家庭式發電設備,是目前正在發展、前景看好的新科技。其中像是小型風車跟太陽能板這些技術已經在運作了,但目前還得倚賴鉅額補助;況且要是天氣不好,你恐怕就得洗冷水澡了。未來能源的希望得寄託在燃料電池上。

燃料電池的原理其實非常簡單:把燃料來源(通常是天然氣這種碳氫化合物或是氫)轉成電力,卻不用把它燒掉。要解釋它是怎麼辦到的就比較複雜了,不過它的賣點在於發電很有效率。

一般火力發電廠燒天然氣或燃煤把水加熱,產生蒸汽,蒸汽推動渦輪機一組磁鐵繞著感應線圈高速轉動,藉此來製造電力,然後把電力傳輸到高壓電塔,供電給你家的電視使用。但是這些步驟前前後後大約會浪費掉原本能量的70%。

燃料電池可以減少10%到15%,因此你每次打開電熱水壺泡杯熱茶時,不但花的電費比較少,排放的溫室氣體也跟著減少。要達到這目標不是沒有難度,不過科學家正設法克服。

 

燃料電池先驅

燃料電池的歷史要從一八三九年算起,當時英國威爾斯的物理學家兼律師威廉‧葛洛夫爵士(Sir William Grove)在研發初期的電池,他知道用電解法可把水分解成氫跟氧,於是試著逆轉這個過程,用他的「氣體伏特電池」證明把氫跟氧結合時會產生電力。

然而一直要到一百年之後,美國NASA在阿波羅、雙子星與太空梭任務中,使用燃料電池作為電子儀器的電力來源,它才開始引起政府單位的興趣,投入大筆資金進行研發。

言歸正傳,燃料電池種類很多,但目前較有進展的就兩種:固態氧化物燃料電池用的是天然氣(甲烷),但是得在攝氏八百到一千度的高溫下運作;另一種氫燃料電池的溫度較低,不過純氫不是那麼容易取得。

倫敦大學帝國學院的科學家在2001年想出一個折衷的妙點子,做出一種可以在攝氏五百到六百度運作的天然氣燃料電池。這樣的溫度還是很高,但已經低到可以用比較便宜的鋼鐵取代所費不貲的陶瓷。

這些科學家在十二年後的今天,已是由英國天然氣公司(British Gas)投資數百萬英鎊的民營企業塞里斯公司(Ceres)的旗下員工。塞里斯公司仍在實地測試安裝在住家牆上,用瓦斯管線供應燃料的家用燃料電池,讓它產生1千瓦的電力來燒開水。

當然啦,如果你打開電烤爐或是電熱水壺,1千瓦可應付不了這樣的尖峰需求,但用來照明、提供電視及冰箱電力,倒還綽綽有餘。事實上這種燃料電池的設計者聲稱它可以負擔80%的電力需求。如果這些燃料電池的可靠性跟安全性都過關的話,到2014年應該就能買得到了。塞里斯公司希望在英國政府提供小額補助的情況下,這些燃料電池的價格能壓得夠便宜,讓消費者五年內就能經由省下的能源費用來回本。

光是歐洲一地,每年就要換掉六百萬個鍋爐,所以只要價格合理,這市場相當可觀。不過從事低碳交易業務的碳信託基金(Carbon Trust)對此倒是略持保留態度,他們的科技商業化經理班.格拉齊亞諾(Ben Graziano)雖然喜歡這個家用燃料電池的點子,但他也警告說,要跟傳統鍋爐這種早已行之有年的發電技術競爭可不容易。「燃料電池當然有它的一席之地,」他說:「但這需要嘗鮮的試用者背書保證它真的很好用,也必須發展出新的供應鏈。」

 

完整內容請見《BBC知識國際中文版》第二十期(2013年4月號)。版權所有,轉載請註明出處。】

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