■邱耀弘/ACMT
第13 屆的日本國際氫能與燃料電池大展會(International Hydrogen & Fuel Cell Expo, 2017)今年照往例來到了東京有明來舉行，包含：豐田(Toyota)、本田(Honda)、日產(NISSAN) 日本三大車廠推出的燃料電池汽車以及岩穀(Iwatani) 的氫能源系統建置，以及德國為首的歐洲燃料電池最新技術，都可以在展會上看到最新的前沿資料，那麼，模具和機械加工產業，能夠提供什麼樣的服務和怎麼加入未來能源的產業？我們來一起看看！關鍵字：氫、燃料電池
圖1: 東京國際展示場- 大視野(Tokyo Big Sight) 外觀
圖2: 豐田汽車提供的氫燃料電池車的架構( 與實車有差異)
圖3: 左：會場展示的三大日系汽車 – 豐田、本田與日產的燃料電池汽車
會場介紹
東京有明的東京國際展示場- 大視野(Tokyo Big Sight) 是世界知名的展覽會所，如圖(1) 所示，那四座倒立的錐(Dr. Q 認為是富士山的形象)，從1996 年就完工矗立至今，啟用年正好和我取得博士學位同一年，這是全日本最大的展覽館，相信各位年長的讀者都不陌生，每年有各種各樣的展覽都在這裡舉行，日本東京都江東區有明的會議展覽中心，1996 年開館，以取代原位于東京都中央區晴海的東京國際貿易展覽館。通稱為東京Big Sight（堪稱亞洲甚至是世界前五大知名展覽場所。
圖4: 氫經濟的理想模型 – 以水為起點和終點的迴圈
燃料電池
嚴格來說燃料電池(Fuel Cell, FC) 其實不能稱為電池，它是一個透過化學反應讓燃料產生電能的發電設備，應該翻譯為電堆更為恰當。雖然燃料電池早在1838年便由德國化學家克裡斯提安•弗裡德里希•尚班( 英語：Christian Friedrich SchÖnbein) 提出這個理論，但真正意識到燃料電池的重要性則在太空科技發展年代(1960, 貼下金，真是巧，Dr. Q 出生的年代)，然後在第一次石油危機之後，世界各國的科學家便無路可退的開始專研燃料電池。我在本期專欄有介紹到燃料電池的原理，也希望讀者更有興趣可上網搜尋，在此不再贅述燃料電池的基本原理。
那麼，Dr. Q 整理了一下，目前可用的燃料電池的大分類約有五項如表(1)：在該表(1) 中被標記的三種顏色，代表目前較為人知且已經量產
- 小型( 黃色標記)
低工作溫度適合移動裝置如無人飛機、摩托車等等
- 中大型( 藍色標記)
低工作溫度且高功率，如載人汽車巴士、高鐵等等
- 固定型( 粉紅色標記)
較高工作溫度，適合做為社區、公共場所、工廠的整體用電，取代柴油發電機
家庭用小汽車– 會場主打結束語
汽車是人類消耗石化能源最大的工具，所以燃料電池要能夠完全取代發展數世紀的內燃機勢必要經過一番努力。不過，電力系統的設計在最近三十年由於電子產品的先進技術而有飛速的提升，這是數世紀以來人類進步最快的技術，所以對於油電混合與全電動汽車已經路跑超過15 年的歷史來看，氫燃料電池汽車已經不是困難的技術，請見圖(2) 豐田汽車的廣告說明
圖，四個主要部分包含：(1) 氫氣罐、(2) 氫氣燃料電池組、(3) 鋰動力電池組、(4) 驅動電機組，可以很容易的想像其工作原理，氫氣罐提供氫氣供燃料電池發電，所得到的電力供驅動電機帶動汽車，怠速過程的多餘電力回充到鋰動力電池，作為暖車加熱和燃料消耗完的備用動力電源。這部豐田Mirai 在2014 年起跑，在2016 年2 月也引進臺灣亮相，在日本的銷售量超過預期。
本次會展展出已經能上路的日三大車廠燃料電池車，其中最積極的莫過於氫燃料電池陣營的豐田和美國通用汽車(GM) 攜手的本田，以及和美國福特(Ford)、戴姆勒(Daimler AG) 車廠一起合作的日產，這是支持固體氧化物燃料電池的國際陣營。如下圖(3) 所示。不出各位讀者所料，再怎樣先進的燃料電池，基礎還是需要傳統加工的協助，更需要大量的模具和機構零件，然後做成汽車，所以各種電子裝配、管路裝配以及機構裝配，不但沒有因為新技術的出現而消失，相反的，由於氫氣的分子小易滲透與洩漏，各種安全裝置和保護設計相對地創造出更多特別的需求，這樣就可以不用擔心了!! 各位黑手兄弟們!
結語
氫經濟(Hydrogen Economy) 在1970 年被美國通用所提出，如圖(4) 所示。
沒錯，這是一個理想模型，存在許多實現必須要付出的現實成本，主要在於公共基礎建設和設備更新，甚至是民眾的心理建設和使用燃料電池的教育，一定會有許多的爭執和困難必須克服，就像剛才Dr. Q 已經提到，人類已經習慣幾個世紀的能源使用模式，要在短短十年改變不是很簡單的，但是Dr. Q 卻很有信心，為什麼?? 想想這50 年(Dr. Q 今年51 歲)，我們經歷過的電子裝置，從沒有手機到智慧手機，我們的心理調適是非常快的。那麼，我們要停下等待還是積極參與?? 答案很簡單而且顯而易見的。
