研究發展處  葉元景、陳家源、李皓瑋 

在全球推動淨零碳排的趨勢下，氫能被視為重要的低碳能源。燃料電池以氫氣發電，僅產生水與熱，尤其在貨運車輛具相當潛力。貨車佔全球碳排6%，但因其長距離、重載與高稼動需求，使得現行電動車難以大量應用。日本2024年以電動貨卡進行超商冷鏈配送實測結果顯示，因需頻繁運行且需穩定低溫的條件，電動貨卡無法滿足配送需求；相較之下，氫燃料電池車可維持效率又具環保效益，成為可行替代方案；車輛中心（ARTC）因此針對國內3.5噸柴油物流車進行改裝測試，搭載可將甲醇水轉為氫氣的重組式甲醇燃料電池，透過變流器提供電力給電動冷凍機組；甲醇水可常溫儲存、快速補充，適合高稼動物流使用，助攻冷鏈運輸低碳化。

                                                                                                                             圖1、重組式燃料電池冷鏈系統架構

冷鏈物流車輛在配送過程中需頻繁開關艙門，外部潮濕空氣進入低溫艙內後產生結露，當相對濕度達到100%，水分遇到低於冰點的蒸發器會凝華成霜附著於鰭片上；隨著時間推移與空氣循環，霜層變厚阻礙空氣流通，導致冷卻效率下降甚至艙內溫度升高。為維持冷卻效果，傳統冷鏈系統多配置電熱除霜裝置，透過定時加熱融霜；然而，電熱除霜效率低、耗能高，對於中心投入以電力驅動的氫能冷鏈系統而言，等同增加燃料消耗並縮短續航；為改善此問題，本技術以燃料電池其發電時產生的廢熱進行除霜，不僅減少額外耗電，亦有效提升能源使用效率。

圖2、蒸發器鰭片結霜情形

為了解冷鏈車運作時的霜層累積，本技術參考Schneider (1978)提出的科學模型進行模擬，模擬結果顯示設備運轉4小時後霜層厚約0.12cm，已影響氣流效率，需啟動除霜；透過計算融化霜所需能量後，分別將電熱與廢熱除霜條件輸入模擬軟體進行能耗比較分析。

圖3、除霜模擬模型（左：廢熱 右：電熱）

模擬結果顯示，冷鏈車每日運作8小時約需除霜2次。電熱除霜每次耗時26分鐘，日耗電約1 kWh，燃料電池所產電力多用於電熱棒，廢熱無法回收，整體效率僅約50%，改用廢熱除霜後，可回收原本產生的廢熱作為除霜能量，單次除霜時間縮短至18分鐘，能量使用效率提升至約66%，可減少30%等待時間，並提高16%燃料使用效率。

表1、除霜能量需求比較

當燃料電池作為冷凍機組與附件設備的主要電源時，改用廢熱除霜可縮短除霜時間並提升能源效率；經實際導用廢熱測試後終端放流溫度達130°C，證實具備足夠熱能進行有效除霜，並可節省燃料消耗；以台電柴油機組每發1度電需0.34公升燃料、每公升柴油排碳約2.7公斤計算，燃料電池供電下，冷鏈車每日可減少約18.5公斤二氧化碳排放（每行駛100公里），另透過廢熱除霜可額外再減少約1公斤碳排放，助力節能減碳。

圖4、廢熱除霜管線配置

圖5、廢熱除霜安裝位置

整體而言，廢熱除霜技術較傳統電熱除霜具備明顯節能效果與更高效率，可有效降低冷鏈系統能耗並提升運行效能；本技術應用燃料電池回收廢熱進行除霜，提供具體可行的解決方案；未來將持續優化並導入實車測試，推動商業化應用。同時，我們歡迎與物流業者、冷鏈設備及燃料電池供應商合作，共同促進低碳冷鏈發展，實現節能減碳與永續目標。