這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣：只是炒作？真的會造成缺電嗎？專家一次說清楚（12/30/2020 風傳媒）

"你應該知道的是：豐田汽車社長痛批，電動車若更加盛行，可能造成日本大缺電，此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑，到底會不會缺電？電動車只是炒作的話題嗎？作者以專業背景解釋，電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效，但能源轉型困境並未因此紓緩，能源問題人人有責，不能把責任推給政府。"

作者：曲建仲 / 台大電機博士，知識力專家社群創辦人

近年來空氣污染讓大家忍無可忍，溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重，讓世界各國政府推出新的碳排放法規，不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號，許多車廠被迫積極開發電動車，彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題，豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作，許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋，所以電動車真的是未來環保的新希望嗎？事實恐怕和你想的不一樣？

電池的構造與原理

所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極)，基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion)，電子流入元件可以推動元件工作，也就是我們所稱的電能，如圖一(a)示；陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極，如圖一(b)所示；最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合，如圖一(c)所示。

電池的陽極(Anode)：是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode)：是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。

兩者恰好相反，千萬別弄錯了唷！大家可能會好奇，為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢？因為化學家定義放出電子的叫「陽極」；而陽極放出電子，代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸)，所以物理學家稱陽極為「負極」。

不同的鋰電池主要是陰極材料不同

不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同，目前最常用的陰極材料共有四種：鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4)，其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池，其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物，而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體，負極材料一般是使用石墨。

固態鋰電池未來發展值得關注

由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體，容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題，而固態鋰電池的電解質是固體，不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸，而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量，此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性，不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液，需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。

電極材料與液態電解質容易完全接觸，但是和固態電解質接觸不如液體，造成介面阻抗過高，影響整體電池效能，而且固態電解質製程良率低價格高，仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車，美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利，能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍，法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池，德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術，QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲，由於廠商投入資源研發未來發展可期。

電動車的普及有賴電力基礎建設

電動車要充電，但是如何充電是個大問題，像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤，使用者可以到電池交換站自行更換電池，但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上，只能以定點充電的方式進行，即使目前的規格要求在1小時內完成充電，使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。

如果必須把車開回家在停車場充電，最大的問題是目前的電力基礎建設不足，假設大樓停車場有100個停車位，每個都設置插座，當100台電動車同時充電時，大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流，因此整個電力基礎建設，包括：變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成，聽起來就不是短期內可以做到的事，可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池，當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電，考慮到成本與安全，大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。

電動車不會排放廢氣　更環保而且節省能源？

由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中，再以「電源供應器(PSU：Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電，如果使用的是交流馬達，則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電，每一次的電源轉換效率大約80%~90%，因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO：Institute for Economic Research)發布的一份研究報告，考慮電動車的碳排放量時，如果將鋰電池的生產製造、能量轉換，以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去，電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。

根據IFO的資料，最環保的能源形式是使用「甲烷」，也就是我們家裡用的天然瓦斯，它與一般的「瓦斯車」類似，差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量，而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低，是汽車製造商可以採用的環保能源，搞了半天最環保的竟然是瓦斯車，看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理，不過瓦斯車還是會排放二氧化碳，無法解決溫室效應的問題。

電動車只能改善空氣污染　無法解決能源問題

充電站裡的電是那裡來的呢？還是由發電廠來的，說來說去，又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供，核能目前被社會接受的可能性很低，在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠，因此又回到最原始的火力發電，不論是使用天然氣或煤碳，最後還是免不了要造成空氣污染的，因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染，轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電，這是應該做的，只是核能電廠要除役，太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠，沒辦法多出來給電動車使用。

汽柴油車與火力發電廠最大的差別，在於對污染物的控制，汽柴油車滿街跑到處噴廢氣，只能使用觸媒轉化器進行處理，由於價格與體積的限制，無法對廢氣有效回收處理；而發電廠是將廢氣集中處理，可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理，污染的確變低，因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染，再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步，發展電動車仍然是重要的選項之一。

氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重

傳統電池直接使用化學反應產生能量，優點是能量轉換效率很高(80%以上)，但是充電需要比較長的時間；而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量，優點是可以直接補充燃料，但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下)，科學家開始思考，有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢？於是燃料電池從此誕生了。

燃料電池和傳統電池的原理相同，都是將活性物質的化學能轉換成電能，但是傳統電池的電極本身是活性物質，會參與化學反應；而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已，並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應)，必須將活性物質加入電池內，就好像我們的汽車補充燃料一樣，才能產生化學反應形成電能，是一種要補充燃料的電池，故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。

儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油

燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水，反應後排放的氮化物或硫化物極少，幾乎沒有任何污染，因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題；因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶，可以取代氫氣鋼瓶，Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai，創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄，已經是成功的商品了，那麼它的問題到底在那裡呢？

首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題，氫氣的來源則是更大的問題，大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣，問題是電解水產生氫氣的成本很高，而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本，目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」（Steam reforming）的方式分解生產氫氣，搞了半天還是要以石油做為原料，看起來人類要擺脫石油還真困難。

為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車？

很有趣的現象，世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車，為什麼是這個時間呢？主要還是覺得前面介紹的這些問題，包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠，或是太陽能、風力發電等新能源開發，大約需要20年時間，因此選擇了這個時間點，問題是如果時間訂定了，卻沒有看到政府加蓋發電廠，那時間到了要怎麼辦呢？

不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」，還有一門不可言傳的心思，那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍，但是眼見要解決這個問題困難重重，宣誓「2040 年」禁售汽柴油車，等於是給老百姓一個交代，反正2040年是 20 年以後的事了，到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人，這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」，何樂而不為呢？

能源問題人人有責　不能把責任推給政府

經過前面的介紹，大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單，政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車，而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於：電價太便宜，造成使用者沒有節約用電的習慣，各種價格較高的「家庭能源管理系統」（HEMS：Home Energy Management System）乏人問津，電價如果真的大漲又會造成物價波動，受限於選舉與政治因素，要讓電價上漲也是困難重重，只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣，才是最有效的方法。

責任編輯/周岐原

完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole

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這才是真正潔淨而取之不盡的綠能，BMW公布新世代氫燃料電池車i Hydrogen NEXT動力系統。 BMW有意小規模生產氫燃料電池版 X5 SUV!! (04/02/2020 汽車日報、carlink鏈車網)

（汽車日報趙惠群 報導）氫燃料電池（Hydrogen Fuel Cell ）雖然成本仍然高昂，不過它確實被車界普遍認是是未來終極的替代性能源。除了TOYOTA等車廠，我們也看到BMW同樣看好氫燃料電池車的未來。雖然疫情打斷歐洲車廠生產，不過BMW預告了為下一代氫燃料電車池車 i Hydrogen NEXT所開最新的氫燃料電池動力系統。


BMW表示，開發替代動力系統一直是BMW集團的首要任務，這家豪華車製造廠今日首次為iHydrogen NEXT的下一世代氫能源動力系統，首度公開研發成果，並透過影片進行虛擬的技術發表。



BMW研發部門主管Klaus Fröhlich特別藉由一部短片，來解說此一新的動力系統，Klaus Fröhlich表示，我們相信未來‎各種替代動力系統將同時存在，因為沒有單一的解決方案能夠充分滿足全球所有客戶的各種移動需求。而‎‎從長期來看‎‎，‎‎氫燃料電池技術‎‎可以相當合理地成為人們倚靠的動力系統組合‎‎的第四大支柱‎‎。



BMW對於氫燃料電池動力系統的潛力毫無懷疑，不過BMW表示要為客戶提供一款採用氫燃料電池驅動技術的量產車，還需要等待一段時間，主要是因為目前還沒有適當的架構，我們認為‎要做為能源‎‎載體，首先它必須具備具有競爭力的價格，並且要使用綠色電力來‎‎生產。然後，氫燃料電池動力系統，未來將主要用來供應那些不直接電動化的領域，像是長途重型運輸。



Klaus Fröhlich表示，‎有關氫能源，‎目前還缺乏‎‎必要的基礎設施‎‎，例如要先建立泛歐洲地區的氫氣加氣站網路。然而，BMW集團目前正在推動氫燃料電池技術領域的開發工作。將等待時機成熟，屆時基礎設施和可持續生產的氫氣供應都能到位，將會大幅降低製造動力系統的成本。而BMW集團已經將電池電動汽車推向市場，公司計畫到2023年，將一共推出25款電動，其中至少有12款是純電力驅動。‎



BMW今日公布i Hydrogen NEXT下一世代氫能源車的氫燃料電力總成的技術細節。BMW集團的燃料電池技術和車輛專案副總裁 Jürgen Guldner表示，BMW i Hydrogen NEXT的動力系統中的燃料電池系統，透過空氣中的氫和氧之間的化學反應，來產生高達125 kW（170 hp）的電能。這意味著車子只會產生水蒸氣。



而電動轉換器位於氫燃料電池的下方，該車款還配備一對壓力700bar的氫氣瓶，一共可容納6公斤的氫氣。總裁 Jürgen Guldner表示，無論天氣條件如何，此一系統都能確保證遠距離行駛。充氣只需要三到四分鐘的時間。而第五代eDrive單元設置，最初配備在BWM iX3電動休旅車，未來它也將移植到BWMi Hydrogen系統車款之上。整個系統的動力輸出達到374 hp。這種氫燃料電池技術目前已小規模地嘗試用在BWM的X5之上，BMW集團計畫在2022年推出。



除此之外，BMW也將延續和TOYOTA之間的合作，為了確保在20世紀後半期能充分滿足人 們對於氫動力燃料電池車的技術需求，BMW集團正和TOYOTA公司合作，根據產品開發合作協定，兩家製造廠將聯手致力於燃料電池動力系統和氫燃料電池車適用可擴展的模組化元件。與豐田合作的燃料電池將將配置在BMW i Hydrogen寶馬i氫下，以及燃料電池堆和寶馬集團開發的整體系統。

找來TOYOTA助拳！BMW有意小規模生產氫燃料電池版X5

（carlink鏈車網 報導）BMW始終對氫燃料電池保持高昂的興趣，早在2000年時，他們就曾在豪華旗艦房車七系列做出類似的事試驗。如今他們找來玩電池很有經驗的TOYOTA，而這次把目標放在標準SUV X5上，並稱之「BMW i Hydrogen Next」！

雖然這市道大家都吹捧電動車上了天，不過BMW認為車壇不應該只有一種動力組合。汽油、柴油、電動車各有勝長，而他們研究已久的氫燃料電池有望成為集團未來四大動力編成的一員。

之所以會如此看重氫燃料電池，主要是BMW覺得雖然集團要在2023年推出12款電動車，不過要達到真正的環保電動車所需的電力應該來自於風力或太陽能等綠電。因此若綠電成本還是偏高的狀況下，那麼以氫氣做為輔助的氫燃料電池就會是個好方案。

不過BMW也坦承目前歐洲加氣站仍是嚴重不足的，這也是為何BMW不敢貿然推氫燃料電池的主因。因此他們決定先小規模的試產氫燃料X5，藉以測試在實際使用上這些車需要哪些後勤資源的協助。

X5所用的這套氫燃料電池系統先前已經應用在iX3上，最大馬力可達369匹，而燃料電池可提供168 hp（125 kW）的電能。透過車上兩個700bar的儲氣罐，每個可儲存6公斤氫氣，並可在3-4分鐘內充填完成，跟加油時間相比幾乎一樣。

在電池方面，BMW找來從2013年就開始合作的TOYOTA來幫忙，畢竟現在電動車所有相關的電池技術幾乎都控制在日本廠家手上（TOYOTA其實也有自己的電池子公司）。此外氫氣安全性的問題BMW也想到了，他們找來德國工業大學合作的廠商，進行儲氣罐的打造。

★★★ BMW原廠短片介紹新推出的氫燃料電池版 X5 SUV 特色的影片連結：
https://youtu.be/3ceqff4p_QI

完整內容請見：
https://autos.yahoo.com.tw/news/這才是真正潔淨而取之不盡的綠能-bmw公布新世代氫燃料電池車i-hydrogen-next動力系統-161800705.html

https://tw.mobi.yahoo.com/autos/找來toyota助拳-bmw有意小規模生產氫燃料電池版x5-045702341.html

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