引言：氫是自然界中最普遍存在的元素，氫本身無毒，氫具有高能量密度，能源轉換效率甚至比化石燃料高，燃燒後的產物為水。全球為達到2050年淨零碳排目標，各國紛紛提出淨零排放路徑藍圖，其中氫更被視為終極潔淨能源的解決方案，可望以氫取代石油，成為支撐全球經濟的主要能源，雖然早在二十多年前氫有了新的技術進展，日本和美國再次倡議氫經濟，但最終受限於成本和技術尚未成熟，仍舊無法實現氫經濟願景。本期將報導近年最新儲氫技術發展趨勢..
博大國際視野：台灣 2050 淨零轉型十二項關鍵戰略 / 氫能 / 打造零碳能源系統
壹、 全球過去二十年「儲氫技術」發展趨勢，從下圖中可見儲氫技術從2014年開始技術快速發展。另從最早優先權國家來看技術來源，顯示專利權人主要來自中國(28%)、日本(20%)、美國(13%)、德國及韓國(8%)，五個主要國家佔全球約八成技術來源。
貳、 從各國歷年申請趨勢來看，日本、美國在儲氫的技術發展最早，在2017年日本最先發表氫能路徑後，各國亦陸續發表各項氫能戰略路徑，帶動全球氫相關技術快速發展佈局。中國從2018年開始大量投入儲氫技術研發，大量申請專利達到全球28%專利申請量。由於日本最早積極佈局氫能，在全球供應鏈廠商名單中，皆有日本企業參與(延伸報導：氫能供應鏈之爭)，尤其TOYOTA公司在美國、中國已累積大量的專利佈局，儲氫技術申請人排名第一。同樣積極佈局的還有法國的AIR LIQUIDE、德國LINDE公司。
延伸閱讀：打造氫能新經濟 - 臺灣氫產業的機會和挑戰 (2022/08/18今周刊)
參、 近十年2013至2022年專利數前10名的國家，以中國
5,087件最多、其次為美國1,956件、日本1,670件、韓國1,310件及歐盟1,043件。近年中國(312%)、韓國(70%)專利申請量有大幅成長趨勢，美國與法國仍持續投入儲氫技術發展，日本(-28%)及德國(-30%)相較過去專利佈局已開始趨緩。
值得一提的是，2050淨零排碳目標下飛機作為世界上最大型的交通工具，其碳排放量相較之下也最為龐大，占全球碳排放總量2.5%，各航空公司開始針對自家飛機及營運執行減碳計畫《國際航空氣候宣言》。考慮到航空業的電源解決方案要求快速充電/更換、重量輕、具有高能量密度(Wh/kg)，將加速氫在交通運輸上的推動。由於氫單位質量的能量密度是傳統航空燃油的2.8倍，更遠高於鋰電池，氫能具備作為零碳排之航空燃料的潛力，減輕飛機的最大起飛重量。航空巨頭紛紛入場，歐美航空企業加快研制氫能飛機，2022年11月29日 - 全球首次成功測試使用氫氣驅動現代飛機發動機(報導來源)。更多報導：遠見 / 綠氫飛機成功啟動！「氫能」真能讓航空脫碳？
下期報導：TOYOTA 氫能專利佈局
肆、 [上期報導：水解產氫] 水解產氫技術可使用再生能源，利用電力將水分解成氫氣來使用又稱綠氫。全球積極佈局水解產氫設備的廠商主要Intelligent Energy、Panasonic、TOSHIBA、Siemens，主要在發展綠氫的新興事業。本期儲氫技術與水解產氫的廠商相比，本期(上圖)有更多知名車廠及石化天然氣業者加入佈局，如Toyota在儲氫技術上相較產氫技術顯得更積極，以確保日本國內及全球的領先地位，期它車廠還包含韓國現代汽車、德國BMW、HONDA。由於日本最早積極佈局氫能，在全球供應鏈廠商名單皆有日本企業參與(延伸報導：氫能供應鏈之爭)。
延伸閱讀：[博大智權] 水解產氫的專利布局
2022 High
Technology Impact Patent
US20220136656A1 System for storing hydrogen fuel in e.g.
aircraft, has storage tank for storing fuel at cryogenic temperature, and layer
for forming pressure vessel for containing fuel at cryogenic temperature and at
pressurized state. (UNIVERSAL HYDROGEN, 美國)
US20220009648A1 Hydrogen fuel supply method for use by
hydrogen-powered vehicles, involves directing one or more depleted fuel storage
modules away from vehicle fueling site for refilling at hydrogen supply source.
(UNIVERSAL
HYDROGEN CO, 美國)
US20220041299A1 Autonomous refueling vehicle in hydrogen
refueling system for aviation, is adapted to autonomously move itself to hydrogen
source to allow hydrogen refueling module to connect to hydrogen source for
refueling of electric propulsion pod. (H3
DYNAMICS, 新加坡)
US20220250762A1 Unmanned aerial vehicle (UAV), e.g., for
military applications, has hydrogen storage device comprising pressure vessel with
thermally conducting network thermally coupled to heater and in thermal contact
with thermal storage material. (H2GO
POWER, 英國)
US20220349522A1 Type IV pressure vessel for storage of
compressed liquids or gases, e.g., hydrogen for automotive applications, has
elongated folded tank which can be folded into stacking architecture such that
tank ends adjoin together. (LINAMAR, 美國)
US20220081781A1 Seawater hydrogen production conveying system
based on existing offshore wind power field, has hydrogen conveying unit which
is used for conveying hydrogen prepared by seawater electrolytic cell device to
land. (浙江大學, 中國)
US20220065399A1 Composite gas storage tank for storing
gaseous hydrogen at high pressure, has hollow coupling element whose length
portion is embedded within and extends parallel to hollow conduit portion of
composite wall. (ROLLS-ROYCE PLC, 英國)
註：Enass Abo-Hamed 博士在2015年開發出了一種革命性的材料及結構(US10065856B2、US20220349527A1)，而後成立新創公司H2GO POWER，該技術可以無需壓縮將氫儲存為穩定的固體，儲存達7wt%（即每公斤儲氫材料可以儲存 70 克氫氣）再通過加熱釋放氫氣。目前該儲氫裝置應用於無人機、公共儲能系統。在氫無人機(UAV)應用開發的小氣瓶，內部有一個複雜的 3D 打印鋁管網絡，氫氣在這些結構中保持穩定和固態，直到通過管道泵送，加熱釋放氫氣到無人機的燃料電池中。US20220250762A1用於無人駕駛飛行器(UAV)儲氫裝置；比市售的壓力罐更安全、更輕便，飛行時間比典型的鋰離子電池長 3 倍。材料：基於高度多孔納米顆粒的智能材料，可以產生、儲存和釋放氫氣，用熱釋放儲存的氫氣。儲能：即插即用固定式動力裝置、集裝箱大小的裝置，結合了氫氣的產生、儲存和轉換，旨在以氫氣的形式儲存能量。3D 打印和傳統製造的 H2 儲存反應器，在低壓下運行以儲存高達 7wt.%。管理：人工智能管理和優化算法，優化存儲系統運行、響應用戶需求並預測電力成本的人工智能預測算法，以更好地買賣和儲存可再生能源。補充：三種型態的氫儲存方案比較，(1)氣態儲氫—能量密度低，不太安全；(2)液化儲氫—能耗高，對儲罐絕熱性能要求高；(3)固態儲氫—體積儲氫容量高，不需高壓及隔熱容器，安全性好，無爆炸危險，可得到高純氫，能提高氫的附加價值。(儲氫材料專題報導)
註：H3 Dynamics 是空中機動和氫航空領域的領先公司，透過氫電推進短艙(US20210269152A1)、超輕燃料電池、無人機加氫站(US20220041299A1)提供航空業脫碳方案，該公司氫能機於2021年11月完成首個氫推進短艙原型，並於2022年7月以進行首次試飛 (參考資料)。該公司在圖盧茲、奧斯汀和新加坡的 3 個地區總部共有 93 名團隊成員。該公司通過小型、可擴展的解決方案開始商業化，創造了一條獨特的途徑來降低長期氫航空發展的風險。氫電推進短艙 (US20210269152A1) 獨特的一體式推進機艙可定制為小型無人機和大型飛機平台提供動力作為單一推進裝置運行作為安全和冗餘的分佈式推進系統的一部分。2022年7月在法國展示的 2.5 公斤氫電推進無人機，在巴黎的天空起飛，能夠在一次填充的情況下飛行 900 多公里，這是電池供電的同類產品的 3 倍。加氫車 (US20220041299A1) 移動站 H2FIELD 能從水中生產氫氣，並向操作員提供壓縮氫氣罐，在幾乎不需要人工干預下工作。
其他參考資料：
1.
儲氫材料 (蘇順發 南台科技大學化學工程與材料工程系, 2013.03 專題報導)
2.
氫運輸船承載日本造船業重振之夢 (2021.07.21日經新聞)
3.
飛向藍天，浩瀚無垠！航空業如何往淨零碳排邁進? (2022.12.30科技大觀園)
4.
綠氫飛機成功啟動！「氫能」真能讓航空脫碳？(2022/12/06遠見雜誌)
5.
脫碳倒計時開啟 全球航空業能否“氫”裝上陣 (2022/03/15科技日報)
6.
迎接終極潔淨能源氫能時代來臨 (2022/08/18今周刊)
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