在車裡吸笑氣.....（#小美）
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一氧化二氮鋼瓶 在 ETtoday分享雲 Facebook 的最佳貼文
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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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一氧化二氮鋼瓶 在 報導者 The Reporter Facebook 的最佳貼文
#後續追蹤 【笑氣管理地方動起來！台北市制定行政規則，加強舞廳、酒吧、夜店等營業場所稽查；桃園市笑氣管理草案預告明年上路】
《報導者》今（2020）年3月推出專題報導《1年26萬公斤的工業笑氣，如何毒害年輕人？》（http://bit.ly/38BVL4S）， 披露原是半導體與食品加工產業的重要原料一氧化二氮（N2O，俗稱笑氣），因為缺乏流向管理，卻成為年輕人最容易取得的「合法」毒物，更有不少因吸食笑氣而癱瘓的案例。
報導推出後獲得中央重視。歷經3個月預告，環保署在今年10月30日，將笑氣正式納入《毒性及關注化學物質管理法 》（後稱《毒管法》）規範。法規包括氣體業者須按月申報笑氣交易紀錄；若笑氣分裝廠難以清楚表列用途，須在笑氣裡加入有臭味的二氧化硫；工業用笑氣鋼瓶須加上「關注化學物質」、「限工業用、禁吸食」的標示；笑氣禁止網購、郵購，違者處平台業者按次最高30萬元等。
■台北市推動笑氣管理行政規則，加強稽查營業場所
行政院環保署毒物及化學物質局長謝燕儒表示，根據《毒管法》，使用、儲存笑氣者，須向主管機關申請登記許可證。因此當警方在任何場所，包括夜店、旅館等，查緝非法持有或吸食，可處3萬～30萬罰鍰。若致人於死、重傷或危害健康，則加處刑事責任，最高處無期徒刑或7年以上有期徒刑，併科罰金最高1,000萬元。
由於中央法規未針對特定營業場所多加規範，為了更落實法規、加強取締笑氣，地方政府紛紛動起來配合執行。
其中，台北市政府首推《台北市政府防制營業場所一氧化二氮不當使用要點》。此行政規則中明定，一般觀光旅館業、民宿、視聽歌唱、舞廳、酒吧、酒家、夜店等營業場所業者，若發現民眾使用笑氣，應主動向警局通報。
負責毒性化學物質管理的台北市環保局水質病媒管制科科長彭富科接受《報導者》專訪時表示，過去這些營業場所，業者就算看到民眾持有吸食笑氣，擔心民眾吸食後會有問題，也礙於沒有法規無法處理。如今中央有了《毒管法》可處罰吸食者，而台北市再透過行政規則，要求業者主動通報。
但業者若知情不報，行政規則並沒有制定罰則。彭富科說，若業者知道有人在吸食笑氣卻不通報，後續發生更嚴重的狀況，如有人吸食後死亡，「他們（業者）可能就會受到《毒管法》更嚴重的裁罰跟認定，相信他們不會以身試法。」
■透過稽查壓力，督促業者通報、降低青少年吸食風氣
彭富科說，這些場所過去隸屬台北市各單位管理，例如旅館、民宿歸觀光傳播局管理，舞廳、酒吧、夜店由商業處管。各單位本來就有例行的稽查機制，現在只是多增加對笑氣的稽查。
未來台北市的執行方式會如何？彭富科指出，當警方接獲通報到場後，一旦業者不願配合執法，未來會加強該單位稽查頻率；此外，台北市跨部門也會組成聯合稽查小組到營業場所，針對笑氣、消防、稅務等共同稽核，此舉會對業者形成壓力。
「現在做法有點類似對八大場所固定稽查的做法，因為青少年吸食笑氣的風氣實在太興盛了，希望我們能透過增加稽查的頻率，讓青少年不敢吸食，也降低使用風氣，」彭富科說。
台北市針對笑氣推出的要點已在11月13日生效，彭富科說，當天晚上，商業處就有針對特定營業場所的例行稽查，環保局等單位則一起加入組成聯合稽查小組查笑氣，「當天並沒有抓到任何笑氣，但跟業者溝通才發現，他們根本不知道現在吸食笑氣違法，也沒聽過《毒管法》。」台北了將加強宣導，並在執行一段時間後，擴大稽查。
■《毒管法》、北市要點奏效，網路商家銳減、笑氣「變難買了」
上個月底《毒管法》上路，北市要點本月13日生效，謝燕儒觀察，過往只要在社群網站搜尋笑氣、氣球，都能輕易找到賣家。「但現在，網路上幾乎是沒有看到了！」不過，謝燕儒也沒有完全放心，他表示還要觀察業者是否使用其他關鍵字在網上販售。
謝燕儒指出，《毒管法》上路後，還沒有統整案件數，但各縣市都已經開始動作。例如有警察臨檢時查獲車內鋼瓶，也有經由業者通報有人在特定營業場所使用等等。
一位曾用過笑氣的使用者表示，自從開始管制笑氣之後，笑氣價格已上漲，其中一賣家販售7公斤的笑氣，價格從2300元漲到2800元，而原本輕易就能透過電話聯繫的賣家，也常常聯絡不到人，取得明顯困難。
由於笑氣都是用鋼瓶填裝，一般賣家都會向買家收取押金，藉此要求買家吸食完畢後，打電話歸還鋼瓶。這位使用者說，「近期會發生突然就聯絡不到送貨員的情況。」
■桃園市《自治條例》要求營業場所盡通報責任、違者將開罰，最快明年中通過
不止台北，桃園市政府也正制定更完整的自治條例，並且帶有罰則。桃園市衛生局於10月30日預告《桃園市特定氣體不當使用防制自治條例》草案（後稱《自治條例》），最快於明年4、5月時議會通過後正式上路。
桃園市衛生局心理健康科科長洪健翔表示，桃園的笑氣問題嚴重，衛生局早在前年底就曾發文法務部，建議將笑氣納入毒品未果；去（2019）年底，衛生局開始規劃自治條例，但當時沒有任何笑氣管理規範，衛生局得從無到有討論並修正，至今仍在預告階段。
《自治條例》的內容，包括工業用笑氣須標示警語、業者需登錄名冊等，都跟中央高度重疊。「我們的觀念是，雖然知道當時中央也在研擬《毒管法》，我們也有參考他們內容。中央地方做的事情差不多，但只要有一方先過，就能趕快保護市民，因此我們也沒有停止條例流程，」洪健翔說。
桃園的《自治條例》與台北要點相同，都是補強對營業場所的管理，但桃園還增加了罰則。其中草案第七條，規範特定營業場所業者若發現疑似施用、吸食笑氣者，應通報警察機關；知悉不報者，可處新台幣3～9萬元罰鍰；情節重大者，得處6個月～1年停業處分。（文／陳潔）
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