能源介紹能源介紹

傳統能源傳統能源氫能氫能核能核能

能源種類能源種類 綠色能源綠色能源 : : 太陽能太陽能、風能、水能、風能、水能 化石原料化石原料 : : 煤炭、天然氣、石油煤炭、天然氣、石油 核能源核能源 : : 放射性核燃料放射性核燃料 化學能源化學能源 : : 電池電池 新能源新能源 :: 氫能氫能

能源分類與能源轉化能源分類與能源轉化 一次能源一次能源 :: 可以直接取得不必改變基本型態的可以直接取得不必改變基本型態的能源，如煤炭、天然氣、地熱、太陽能、水能能源，如煤炭、天然氣、地熱、太陽能、水能

二次能源二次能源 :: 由一次能源經過加工或轉換成另一由一次能源經過加工或轉換成另一種能源形式，如電力、汽油、煤氣種能源形式，如電力、汽油、煤氣

最高原則最高原則 :: 能量守恆定律 能量守恆定律 U=q+WU=q+W

U:U: 系統內能 系統內能 q:q: 系統與外界熱交換 系統與外界熱交換 W:W: 系統做功 系統做功

煤的燃燒煤的燃燒

C + OC + O22 → CO → CO22 每莫耳放熱每莫耳放熱 9494 千卡千卡 燃燒後產生燃燒後產生 NO, SONO, SO22 等污染物，會引等污染物，會引起咳嗽及酸雨起咳嗽及酸雨

燃燒後之煤灰，部份飛散於空氣中，燃燒後之煤灰，部份飛散於空氣中，亦會造成空氣污染亦會造成空氣污染

煤的含碳量越高，燃燒越完全，所造煤的含碳量越高，燃燒越完全，所造成的空氣污染越輕微 成的空氣污染越輕微

煤的汽化煤的汽化

在在 1200℃1200℃下強熱下強熱 分解成揮發性氣體溢出煤氣分解成揮發性氣體溢出煤氣 含甲烷含甲烷 (CH(CH44)) 、氫氣、氫氣 (H(H22) ) 、一氧化碳、一氧化碳

(CO)(CO) 氣體。氣體。

天然氣天然氣

化石燃料中較為潔淨之能源化石燃料中較為潔淨之能源 燃燒時無硫氧化物產生燃燒時無硫氧化物產生 產生之氮氧化物為煤炭之產生之氮氧化物為煤炭之 2020 ％～％～ 4040 ％，％，二氧化碳為煤炭之二氧化碳為煤炭之 6060 ％％

是各國改善空氣污染及減少二氧化碳相是各國改善空氣污染及減少二氧化碳相當好的能源選項 當好的能源選項

天然氣的缺點天然氣的缺點 (( 一一 ))

須經管線輸送或經液化後以液化天然氣船輸送須經管線輸送或經液化後以液化天然氣船輸送 液化天然氣液化天然氣 :: 天然氣冷凍至 天然氣冷凍至 -162℃-162℃ 用特殊冷凍用特殊冷凍船運送至買方的液化天然氣接收站，要使用時再船運送至買方的液化天然氣接收站，要使用時再藉由氣化裝置，將液態天然氣回復為常溫氣態，藉由氣化裝置，將液態天然氣回復為常溫氣態，然後經由長途輸送管線，將天然氣輸送至發電廠、然後經由長途輸送管線，將天然氣輸送至發電廠、工廠及家庭用戶供其使用。工廠及家庭用戶供其使用。

天然氣的缺點天然氣的缺點 (( 二二 )) 天然氣生產及進口業投資金額龐大天然氣生產及進口業投資金額龐大天然氣計畫包含探勘、開發、生產、輸氣管天然氣計畫包含探勘、開發、生產、輸氣管線輸送及儲槽儲存線輸送及儲槽儲存原產地成本原產地成本 :0.05~1.00:0.05~1.00 美元美元 /10/1066BTU BTU

液化成本液化成本 :1.10~1.20:1.10~1.20 美元美元 /10/1066BTU BTU

運輸成本運輸成本 (3000~6000Km):0.77~1.6(3000~6000Km):0.77~1.6 美元美元/10/1066BTU BTU

接收成本接收成本 :0.40~0.50:0.40~0.50 美元美元 /10/1066BTU BTU

國際天然氣蘊藏情勢國際天然氣蘊藏情勢

蘇聯地區占了蘇聯地區占了 35.9% 35.9% 中東地區占了中東地區占了 36.2% 36.2% 亞洲占亞洲占 7.9%7.9% 非洲占非洲占 7.2%7.2% 北美占北美占 4.9%4.9% 中南美洲占中南美洲占 4.6%4.6% 。 。

全球天然氣蘊藏量 1-10 名國家及其蘊藏量

國名天然氣蘊藏量（兆立方呎） 占全球總量比重

全球 5,451 100.0%

俄國 1,680 30.8%

伊朗 812 14.9%

卡達 509 9.3%

沙烏地阿拉伯 219 4.0%

阿拉伯聯合大公國 212 3.9%

美國 177 3.3%

阿爾及利亞 160 2.9%

委內瑞拉 148 2.7%

奈及利亞 124 2.3%

伊拉克 110 2.0%

土庫曼 101 1.9%

印尼 93 1.7%

澳洲 90 1.7%

馬來西亞 75 1.4%

烏茲別克 66 1.2%

哈薩克 65 1.2%

荷蘭 63 1.1%

加拿大 60 1.1%

科威特 52 1.0%

中國大陸 48 0.9%

全球天然氣蘊藏量 11-20 名國家及其蘊藏量

氫氣能源氫氣能源氫氣製造氫氣製造氫氣貯存氫氣貯存氫氣運送氫氣運送氫氣使用氫氣使用

氫的燃料特性氫的燃料特性 美國氫氣的年產量超過八百萬噸，主要美國氫氣的年產量超過八百萬噸，主要用來製造氨氣、甲醇、與石化工業。用來製造氨氣、甲醇、與石化工業。

燃燒所得熱能約汽油約三倍。燃燒所得熱能約汽油約三倍。 氫氣極易點燃，且燃燒速度非常快，容氫氣極易點燃，且燃燒速度非常快，容易燃爆之範圍較廣。易燃爆之範圍較廣。

氫氣之製造氫氣之製造－天然氣水蒸氣重組－天然氣水蒸氣重組

反應式反應式 :CH:CH44+2H+2H22OO→→4H4H22+CO+CO22 反應溫度 反應溫度 :650~700 ℃:650~700 ℃ 反應壓力反應壓力 :7~48:7~48 大氣壓 大氣壓 使用使用 Ni/AlNi/Al22OO33觸媒 觸媒 甲烷氣和蒸氣比例為甲烷氣和蒸氣比例為 3.5:4.5 3.5:4.5 缺點缺點 ::1.1. 成本高成本高 :: 反應溫度高耗費能源反應溫度高耗費能源2.2. 甲烷昂貴甲烷昂貴

氫氣之製造氫氣之製造－水電解法－水電解法

陽極反應：陽極反應： 2OH2OH--→1/2O→1/2O22+H+H22O+2eO+2e--

陰極反應：陰極反應： 2H2H+++2e+2e-- →H →H22

總反應總反應 :2H:2H22O → 2HO → 2H22+O+O22

氫氣之製造氫氣之製造－甲醇水蒸氣重組反應－甲醇水蒸氣重組反應

反應式反應式 :CH:CH33OH+HOH+H22OO→→3H3H22+CO+CO22反應溫度 反應溫度 :300℃:300℃以下以下反應壓力反應壓力 :10:10 大氣壓 以下大氣壓 以下 使用使用 Cu/ZnOCu/ZnO 觸媒 觸媒 未來最有潛力的氫氣生產方式未來最有潛力的氫氣生產方式 可用於線上生產氫氣可用於線上生產氫氣

全球甲醇需求趨勢全球甲醇需求趨勢

35%35% 生產甲醛生產甲醛 27%27% 生產生產 MTBEMTBE 9%9% 生產醋酸。 生產醋酸。 美國加州停止在汽油中添加 美國加州停止在汽油中添加 MTBEMTBE

其他氫氣製造法其他氫氣製造法 燃料氣化法 ─ 各種煤炭、焦及各種燃料氣化法 ─ 各種煤炭、焦及各種燃油，如焦油、重油等，高溫氣化，燃油，如焦油、重油等，高溫氣化，而製取氫。而製取氫。

太陽能分解法 ─ 利用太陽能產生的太陽能分解法 ─ 利用太陽能產生的高溫，使水遇觸媒反應而生氫。高溫，使水遇觸媒反應而生氫。

生質轉化製氫法 ─ 利用細菌等待光生質轉化製氫法 ─ 利用細菌等待光合作用，將動植物廢料轉化以生氫。 合作用，將動植物廢料轉化以生氫。

核能源－核衰變過程核能源－核衰變過程 原子核自發性地放出輻射而變成另一種原子原子核自發性地放出輻射而變成另一種原子核稱為核衰變核稱為核衰變

愛因斯坦質能互換理論愛因斯坦質能互換理論E=MCE=MC22

M=M=質量質量C=C=光速光速

ThU 23490

23892

核分裂核分裂 UU235235 原子核受高能中子撞擊分裂成質量原子核受高能中子撞擊分裂成質量相差不多的兩種原子核，同時又產生相差不多的兩種原子核，同時又產生其他的中子並釋放出巨大能量，產生其他的中子並釋放出巨大能量，產生的中子再撞擊其他原子核再釋放能量的中子再撞擊其他原子核再釋放能量與產生中子與產生中子 ((連鎖反應連鎖反應 ))

天然鈾中鈾天然鈾中鈾 -238-238 的含量為的含量為 99.3%99.3% ，，鈾鈾 -235-235 含量則只有含量則只有 0.7%0.7% ，而經中子，而經中子撞擊後也只有鈾撞擊後也只有鈾 -235-235 會發生分裂反應會發生分裂反應

核能發電核能發電

核能發電是利用鈾核能發電是利用鈾 -235-235 分裂反應所產分裂反應所產生的能量將水加熱使其變成蒸汽，再生的能量將水加熱使其變成蒸汽，再推動汽輪機與發電機來發電推動汽輪機與發電機來發電

核融合核融合

由兩個或多個輕原子核合成一個較重的由兩個或多個輕原子核合成一個較重的原子核原子核

HeHH 42

21

21

最佳核反應－氫氣核融合最佳核反應－氫氣核融合

可產生大量能量，每克氘核融合可產可產生大量能量，每克氘核融合可產生生 5.8×105.8×1088 kJ kJ 能量可以使能量可以使 8.28.2座標準游座標準游泳池泳池 (50m×25m×1.8m)(50m×25m×1.8m) 的水由室溫至沸的水由室溫至沸點點

無核廢料污染問題無核廢料污染問題 需要溫度高，約需要溫度高，約 4×104×1077KK