淺談全球氫經濟下 工具機產業之未來發展契機

前言

台灣為享譽國際的科技島，在不大的土地上卻擁有牽動全球半導體市場、匯集上千家企業的竹、中、南科學園區，更有超過兩百多座科技產業園區、工業區與十多萬家的製造業，我國的產業技術實力及製造業能量深具國際競爭力。而工具機產業被譽為「工業之母」，無論是半導體、航太、能源、醫療，也包含汽車、精密機械等產業，皆仰賴工具機的加工技術來快速生產高精度、高品質的零組件與各項生產設備，工具機產業支撐各行各業的創新與發展，實為製造業不可或缺的重要環節。

截至2023年09月，全球已有逾150國宣示2050年淨零排放之目標，各國將由碳經濟逐步邁入氫經濟，根據國際能源總署（International Energy Agency，IEA）預估，若不積極進行各項減碳措施，至2060年全球氣溫上升溫度將達6°C；其淨零碳排（Zero Emission）路徑目標包含全球至2030年60%售出汽車為電動車、2040年50%航班能源轉換為氫或生質燃料，及2050年全球汽車將轉換為電動或氫燃料來源……等，在全球淨零排放的趨勢之下，氫能與燃料電池產業已被視為下一波明星產業。

氫能價值鏈上、中、下游包含氫氣產製、運輸、儲存，到後端應用產品，其中例如管線、電解設備、燃料電池等許多關鍵零組件及大型系統皆須藉由工具機之各項技術進行開發及量產製造。本文就氫能與燃料電池產業之關鍵組件所需之工具機技術，及目前實際商業技術合作案例進行簡述，供工具機產業參考，期能拋磚引玉，促使工具機產業先進能更進一步對於氫能燃料的電池產業有所了解，共創未來淨零商機。

一、氫能與燃料電池原理與應用發展

氫燃料電池是一種發電裝置，不同於鋰電池等儲能電池，不須等待數小時之充電時間，僅需持續添加氫燃料即可穩定供電，氫燃料電池車輛每次加氫約3-5分鐘，續航力即可達650公里以上，其發電過程零碳排，因此被視為潔淨能源之一。燃料電池（Fuel Cell）之運作原理如下，氫氣從陽極進入，經催化分解為氫質子與電子，電子透過外電路形成電流後到達陰極，與氧氣反應生成水，水及熱為燃料電池副產物（如下圖1）。圖1、氫能與燃料電池運作原理。資料來源: 經濟部能源署/工研院綠能所（2023）

氫被視為一種替代及潔淨的燃料，氫燃料可來自天然氣、甲醇的轉化或電解水製造等。氫過去已被大量運用於半導體及工業製程及熱能來源，現在則被視為新能源的燃料來源之一，其發電過程無污染並能解決傳統電池充電耗時的問題，若廣泛應用於車輛與發電設備，將有助於改善環境污染，並減少溫室效應，更可廣泛運用於再生能源（離岸風電或太陽能等）之電網調節、儲能選項之一，而氫燃料電池具備供電穩定、高效率、長續航力之優點，可作為環保交通載具動力、住商及工業部門的乾淨電力來源，適用於大數據資料中心、半導體產業及精密工業關鍵製程之獨立電力設施，此外，水電解製氫技術可應用於化工、煉鋼等產業，利用綠氫取代化石燃料以降低碳排。

觀察世界各國的氫能政策，全球現已有超過60個國家提出國家級之氫能戰略，截至2023年1月，全球氫能產業已宣布逾1,000多項電解槽容量超過1MW的大型專案，2050年則預計全球共有500Mt之氫氣需求量，世界各國車廠如Toyota、BMW、Benz……等皆積極發展氫能車款，我國則已於2022所發布之淨零排放路徑圖之12項關鍵戰略中，提及氫能為關鍵戰略之一。

目前我國交通部亦推出交通部氫燃料電池大客車試辦運行計畫，2030年全台預計達35輛氫能大客車之目標，2023年經濟部能源署亦發布指定氫燃料為能源管理法第二條第六款之能源，將氫視為能源來源之一；目前國際上已有超過1,200站加氫站，鄰近國家如日本、韓國亦已各自有超過180座加氫站，且數字持續增加中。

有鑑於此，各國紛紛推出氫銀行、氫谷等計畫，未來氫及氨可望成為重要的國際進出口貿易，氫所扮演的角色包含各國的能源安全與戰備物資，更能助各國達成工業及運輸等整體淨零轉型。

台灣氫能與燃料電池產業鏈企業增加十分迅速，2002年由台灣經濟研究院擔任秘書處，與產官學研共同推動成立之台灣氫能與燃料電池夥伴聯盟（THFCP, Taiwan Hydrogen & Fuel Cell Partnership），成立從初期僅數家企業迄今，已經有超過90家企業於我國氫能上、中、下游產業鏈（如下圖2供應鏈）中各自扮演重要角色。

本著台灣國去製造業與科技業的實力，台灣20年來氫能與燃料電池產業鍊可說已是相當完整，目前已開發之相關產品包含無人機、摩托車、堆高機、發電機、電解或氫氣生產設備等如下圖3，如中興電工之子公司恆星氫能開發燃料電池系統應用，包含輕型交通載具2輪、3輪及4輪以及發電機，以及儲氫罐設備，並實際進入印度等東南亞市場。

恆智重機亦以研發氫能燃料電池堆高機產品，2025年中油與聯華林德將於南部建置我國首座示範加氫站。近年來，國內產業積極邁向國際，與世界各國建立夥伴關係，如英國蘇格蘭、加拿大、澳洲、智利、瑞士、斯洛伐克、法國、丹麥、烏克蘭、波蘭……等國際氫能組織簽屬合作備忘錄，期與各國結盟成為全球氫氨供應及應用的商業夥伴以掌握氫能商機，目前正亟須透過異業結合以及更先進的量產製造技術以利市場規模化。

 

圖2、我國氫燃料電池供應鏈。資料來源:台灣氫能與燃料電池夥伴聯盟/台經院

燃料電池無人機 （工研院、田屋、雷虎）	氫燃料電池摩托車 （恆星氫能、中興電工）
氫燃料電池堆高機 （恆智）	氫燃料電池船舶 （錫力）
燃料電池發電機 （中興電工）	燃料電池發電機 （亞氫動力）
圖3、我國氫燃料電池技術應用產品 資料來源: 台經院；台灣氫能與燃料電池夥伴聯盟

二、工具機協助氫能燃料電池產品製造技術合作實例

    拆解氫燃料電池堆的基本結構（如下圖4），其關鍵零組件包含雙極板、氣體擴散層、膜電極組、端板……等，如金屬雙極板可運用CNC（Computer Numerical Control）銑床進行金屬加工及流道成形，開模後則可運用沖壓機進行量產，而固態氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell ； SOFC）之陶瓷材料可運用粉末冶金成型機及燒結爐進行生產，而燃料電池系統的機殼與機電設備則可運用焊接機、網印機等。以目前市面上的產品為例，雙極板實際技術合作案例包含金豐的沖床協助禾新進行金屬沖壓，盛英運用射出成形機製造雙極板，順德工業則運用日本及瑞士的工具機進行金屬雙極板沖壓，此外，碳材雙極板則可利用壓模機則製造；而燃料電池設備中的重組器、熱交換器、電解流道板等等需用到刀模、沖孔機、膜片沖型機等技術，膜電極組（Membrane Electrode Assembly, MEA）現已有卷對卷連續噴塗機，而整體燃料電池電堆則可運用自動化機台進行組裝，各項技術不勝枚舉。

圖4、燃料電池結構。資料來源:薛欽鐸（2010）。淺談機車新能源─燃料電池（下）。ARTC。

我國氫燃料電池之關鍵零組件成功導入國際市場有許多案例，如保來得運用燒結機協助美國燃料電池大廠Bloom Energy製造其燃料電池電堆中之連接板已合作逾十年，而近期最知名之國際合作成功案例，則為百德機械的雷射加工技術成功協助台達電及英國Ceres Power公司進行固態氧化物水電解製氫（Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC）電解產氫及固態氧化物燃料電池（SOFC）關鍵組件量產製造；台達電於2022年成立氫能部門，積極投入氫能與燃料電池技術產品，並於2024年宣布投資新台幣22億元與英國Ceres Power技術授權合作開發相關技術，目前已於南部科學工業園區建置試量產線，預計於2025年起陸續開發完成SOEC電解產氫及SOFC技術，更計劃於未來五年內投入約3億美元建立量產線，並與國內企業組建氫能國家隊，推動本土材料供應鏈的發展:

1. 技術研發：中鋼、鑫科、鋇泰、漢泰、百德
16. 材料供應：中鋼、鑫科、鋇泰
16. 製造生產：台達電、百德
16. 系統集成：中鋼集團
16. 應用推廣：中鋼、中油、台電
16. 回收處理：中鋼集團

其中涵蓋製氫及燃料電池技術的零組件與系統測試驗證，預計在2026年進行小量試產，每年SOFC產能可達10MW，SOEC產能可達30MW。

百德機械協助台達電與英國 Ceres Power 於SOFC的開發技術中，所提供的雷射加工技術工具機具備高精度與高速之處理能力，透過精密微加工技術，確保SOFC零組件的表面平整度、氣密性與導電效率，其中雙極板 （Bipolar Plate） 及陶瓷層的製造，需要極高精度的加工技術，以確保燃料電池運作的穩定性與壽命，因此雷射加工機即幫助國際大廠實現極細緻的材料切割與焊接，非接觸式加工特性更確保金屬支撐 SOFC 結構的完整性，能減少傳統機械加工對材料的應力影響，提升生產良率並降低成本，此外，工具機外加智能監測系統可即時偵測加工參數，確保生產過程穩定，提高整體生產效率。

因此，透過先進可靠的工具機製造技術，台達電與英國Ceres Power能大大提升SOEC及SOFC產品的生產效率與市場競爭力，加速全球氫能技術的發展與落地應用，為全球能源轉型與淨零碳排目標做出實質貢獻。

 

圖5、百德雷射加工工具機。資料來源：百德機械 （2025）

三、產業挑戰與機會

台灣工具機產業是全球製造供應鏈的重要環節，尤其精密加工與自動化設備領域具有高度競爭力，然而，近年工具機產業面臨諸多挑戰，包括貿易環境與國際競爭壓力、成本上升與供應鏈挑戰、技術升級與數位轉型壓力以及市場需求波動等問題，隨著貿易戰、匯率以及歐美對中國市場的持續影響，台灣工具機產業的出口市場受到衝擊，此外，韓國、日本、德國等國高端工具機產品競爭激烈，而中國大陸更以價格競爭策略快速擴張市場占比，而原材料價格上漲、能源成本上升以及勞動力短缺亦導致生產成本提高而減少利潤。然而，隨著全球AI與淨零排放趨勢的崛起，工具機產業仍有許多新商機，尤其與氫能燃料電池產業可合作的機會整理如下：

• 全球氫燃料電池產業發展之環境條件逐漸形成：

     世界各國如歐盟、英國、日本、挪威等先進國家皆已宣布2025年起陸續禁售燃油車，而氫燃料電池車補充燃料速度快，加氫通常只需3-5分鐘，而續航里程可達600公里以上，高續航力、高乘載量之情境相當適合重型商用車發揮，例如公共巴士、貨卡車、物流車等，除此以外，燃料電池的應用產品相當多元，包含發電機、無人機、船舶及飛機等都會是未來發展的重要技術產品，因此皆為國內車用零組件及相關工具機產業之新市場機會。

• 我國工具機技術進入氫燃料電池產業合作開發初見端倪：

近期氫燃料電池產業如雨後春筍，亦已有台灣工具機業者開發先進高端技術協助國內外大廠製造量產關鍵零組件及相關產品實例，未來AI及智慧製造已成為全球製造業的重要趨勢，台灣工具機產業需抓緊全球節能減碳、智慧化之趨勢、積極掌握國際市場並提升國際競爭力，持續保持一直以來的競爭優勢。

• 世界各國數位轉型及淨零排放政策趨勢：

目前各國政府及台灣各部會如經濟部推出許多針對產業淨零轉型之補助計畫，例如智慧製造與低碳轉型輔導，數位轉型及淨零排放皆為政府補助企業之重要方向，建議工具機業者與氫能燃料電池業者可共同合作開拓用戶端市場，並協助客戶開發氫能燃料電池產品之應用，並持續研發高端製造技術，順應全球趨勢並加速擴張市場。

四、結論與建議

台灣不僅是國際知名的科技島，地理位置亦十分優越，趁著目前半導體產業聞名國際的時空背景下，建議我國政府接下來更應持續加大推動我國其他先進製造業及淨零技術產業之政策，例如針對工具機產業邁向數位化、淨零技術之研發技術升級，以及機具汰舊換新之補助政策，亦明訂我國未來產氫及燃料電池裝置容量目標數，制定我國重點產業發展之國際貿易與市場之短、中、長期策略，及早佈局下一座護國神山。

而隨著AI人工智慧與自動化技術的發展及市場需求，未來的工具機產業將朝向智慧化、高精度與綠色製造的方向發展，而台灣氫能與燃料電池產業已發展超過20年，從原材料、零組件及系統皆已建立完整供應鏈，許多業者亦推出成熟之商品化產品並取得國際訂單，在全球氫經濟的發展趨勢下，工具機產業與氫能燃料電池產業應有許多合作新契機，期工具機業者能扮演支撐我國氫能燃料電池業者未來量產製造業並邁向全球淨零排放新世代的基石。

■參考文獻

1. IEA（2023）. Global Hydrogen Review 2023. https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2023
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8. 淺談機車新能源─燃料電池（下）。ARTC。（2010）https://www.artc.org.tw/tw/knowledge/articles/1640
9. 台達電子股份有限公司https://www.deltaww.com/zh-TW/index
10. 百德機械股份有限公司https://www.quaser.com/zh_TW
11. 台灣氫能與燃料電池夥伴聯盟https://www.thfcp.org.tw/