source: Linde
在日常生活中，我們跟氣體接觸最普遍的場景之一就是燒煮水了，看到液體水煮沸成白煙（小水滴），最後成為看不見的水蒸氣，甚至是水凝結成冰，這種汽化與液化的物理現象幾乎是我們對看不見且摸不著的“氣體”最大的認識了。然而身為驅動時代前進的科學家們，不可能在觀察到這麼簡單的物理現象就停止了前進。
Carl von Linde （1842-1934）是德國的科學家，在19世紀時對於氣體液化同樣貢獻卓越，是研究冷卻技術以及氣體分離的先驅，也是在氣體液化與分離上的指標性人物之一。
Carl von Linde
Carl von Linde在1879年在德國創立了Linde，讓液化氣體的商業應用更進一步。超過百年的發展，Linde現為全球最大的工業氣體公司，在德國DAX30上總市值排名第二（約1118億歐元，2021年1月）。德國的Linde AG在2018年十月底完成與美國最大工業氣體公司Praxair的合併案，在愛爾蘭都柏林成立了一家新的公司實體Linde plc.，更加鞏固了Linde在工業氣體的領先地位。
說來有趣，這個Praxair的前身是Linde Air Products Company，也是Carl von Linde在1907年時在美國所創，無奈在第一次世界大戰時被美國收歸國有，輾轉成為了Praxair，而這次因為合併案在一個世紀過後，又回到了Linde的懷抱。這樣的情節就好像因戰亂失散多年的孩子，最終改頭換面，揚眉吐氣地回到了父親的身邊，如果Carl von Linde有機會看到這個場景，心中一定感慨萬千。
商業模式
工業氣體產業的上游是空氣原料與氣體分離設備製造業，中游則是生產氣體的廠商，像德國Linde、法國Air Liquide、美國Air Products & Chemicals、德國Messer Group以及日本三菱化學等主要位在中游這一塊，而下游則是不同產業的應用端。
氣體的生產十分複雜，且並不是所有氣體都能夠被直接生產出來。Linde利用自有的氣體分離技術來製造各種工業用氣體像是氧氣、氮氣、氬氣等等，而其他像二氧化碳、氦氣、氫氣、電子用氣體以及乙炔等氣體則無法直接生產，需透過購買化學廠生產時的副產品，近一步加工出高純度的氣體。授人以魚不如授人以漁，因為擁有分離氣體的技術，Linde同時也是氣體分離設備的製造商，協助客戶自行生產所需要的氣體。
生產氣體的主要成本來源是能源消耗，因為需要嚴格透過控制介質以及溫度來達成液化與分離的目標，所以在生產氣體以及運輸的過程中需要耗費大量的電力與石化燃料。然而由於能源常常受到地區性與國際因素有所浮動，為了穩定成本的價格變化，Linde常與國家當地電廠簽訂長期合約，也透過在客戶的廠房附近蓋供氣廠來降低運輸成本。
再來談到工業氣體的運輸分配，主要有以下幾個模式。
- Onsite：通常針對需要大量氧氣、氮氣與氫氣的廠商，Linde直接在客戶的工廠附近蓋低溫液化氣體廠（Cryogenic Plants），藉由管線來供應客戶氣體。這樣的供應合約一般來說是10-20年，提供了Linde穩定的收入來源。除此之外，供氣廠也常透過工業園區的地利之便，來做merchant的營銷模式。
- Merchant：主要是利用卡車來運送液化過的氣體到客戶的儲氣點，而儲氣設備則是由Linde租賃提供。由於供氣廠通常蓋在客戶工廠附近，所以可以大幅降低運輸成本，對Linde來說，某些氣體不適合長途運輸，所以供氣廠就等於像一個生產與發貨的集散地，提供相當多的便利，對於客戶來說，因為距離減短也能降低購買成本，一舉數得。
- Packaged gas：提供像二氧化碳、氫氣、氦氣與乙炔等氣體，透過高壓將氣體打入鋼瓶內儲存，利用零售的方式來販賣鋼瓶滿足較小量的氣體需求。在美國有相當多的廠商是透過購買Linde的氣體，再自行包裝成packaged gas來販賣。
以下是2019年每個氣體運輸模式在營收上的佔比。
2019工業氣體運輸方式之營收占比, source: Linde
工業氣體的應用十分廣泛，在各行各業都可以看到它的應用。像是焊接與切割的過程需要乙炔，而在電子電路的製程上，各種高純度氧化氣體也是半導體製程中不可或缺的，其他比較熟知的生活化應用是輪胎充氮氣、二氧化碳來做滅火器與乾冰、醫院提供高純度的氧氣協助呼吸，以及使洋芋片包裝鼓鼓的惰性氣體等。就像我們需要呼吸一樣，在工業與生活應用的各個層面，其實也都仰賴著各種氣體來“維生”。
以下是2019年各下游產業應用對Linde營收的貢獻佔比。
工業氣體下游應用之營收占比, source: Linde
終極綠色能源：氫能
談到氣體不得不談到氫氣。氫能被視為終極的綠色能源，不僅是因為它廣泛存在這個自然界裡，且以各種不同的形式存在（像我們最熟悉的水H2O），且其燃燒後的產物是水，在現今重視零碳排放的時代裡，無疑是最理想的清潔能源之一。即使現今交通工具主要還是以燃燒汽柴油為主，目前也看到了鋰電池帶來了新的能源驅動形式，但以氫氣作為驅動的燃料電池也讓人看到無限的可能。
聽起來很棒，但為什麼氫能還沒有能夠成為主流呢？是什麼樣的因素阻礙了氫能的發展？原因主要在於從生產、運輸到使用上都有許多障礙需要突破。
氫雖然大量存在自然界裡，但它主要是以分子化合物的狀態存在，為了得到氫需要用工業的方式生產分離，例如透過燃燒石化能源、生質能源來驅動生產...等等，這些不都會製造污染與產生二氧化碳嗎？為了要擺脫對石化能源的依賴來發展氫能，卻又需要倚賴石化能源來製造氫能，這相當矛盾，也是目前生產方面最大的難題。唯一環保製造的方法是透過再生能源驅動電解水過程來製氫，而這一部分礙於相關材料與催化劑成本仍舊過高，目前生產佔比相當低，是未來需要發展的方向。
另外儲存運輸也是一大課題。由於氫氣具有密度低（0.0899g/l）、導熱好、發熱值高以及在零下252.7度即可成為液體等特性，每單位重量的體積龐大，運輸時需要將氫氣加壓或液化，以特殊的罐裝車拖送。在加壓、液化的過程中也需要消耗大量的能源，維持在零下低溫也需要特殊的裝置來避免揮發。因為在儲存運輸上遠遠比不上石化燃料來的便利，所以如何更便利以及低成本的運輸會是推廣氫能的必要條件。
再來是使用上的安全隱憂。
在1937年世界上最豪華的飛船德國“興登堡”號為氫氣的發展投下一顆震撼彈。此飛船使用氫氣作為推進動力，在降落的時候突然發生爆炸起火燃燒，一顆巨大的火球就在電視機前滿滿地放送給觀眾，雖然確切的發生原因仍未有定論，但此次的事件無疑讓人對氫氣的使用打上問號，甚至其易燃性也不可忽視。
興登堡飛船
由於氫氣在常溫下無色無味無毒，所以一般很難察覺其存在。我們時不時在電視上看到瓦斯氣爆的新聞，使用的天然氣在空氣中如果達到5%-15%的情況下即有可能發生爆炸，而氫氣甚至更廣，在3%-75%之間，所以它的使用更需要被注意。
即使氫能還有非常多的難題尚未解決，然而對科學界來講，以上都是技術性問題，沒有無法解決，只有“尚未解決”的題目，只要氫能具有巨大的發展潛力，科學家就會在這塊領域前仆後繼，突破現有技術瓶頸。
Think Hydrogen. Think Linde.
身為工業氣體的老大自然不能放過氫氣這個新世代的能源。氫能也被視為能夠跟鋰電池電動車匹敵的解決方案。從生產加工、運輸到製造，Linde具有整個價值鏈的競爭優勢，如同上述所提到，為了解決生產中的二次污染，未來在生產上的首要目標是利用再生能源來電解水以得到氫氣，全面移除對傳統石化能源的依賴。
Linde積極佈局氫能的發展，目前Linde擁有全球最大量的液化氫以及運輸系統，在全球有超過190個加氫站，以及80個水電解廠，也建立了世界第一個商用氫氣儲存洞穴，雖然這些數字看起來仍舊微不足道，但就像特斯拉推廣電動車一樣，一旦在價值鏈上的技術瓶頸出現突破，這個推廣將會相當迅速。
要推廣氫能也不能沒有應用端的大力支持。Linde是Hydrogen Council的成員，這個委員會致力於制定氫能在工業基礎設施上的標準，整體目標是在2050年達到4億台汽車，15-20億卡車以及5百萬公車靠著氫燃料電池上路。如果要簡單為目前氫燃料電池的發展做個衡量，利用氫燃料電池的車輛與叉車已經有150萬次的充氫次數，說起來已有相當的應用規模，所以氫燃料車其實離我們沒有那麼遠。
然而在Linde大力推動氫燃料電池的同時，同為Hydrogen Council的幾個成員車廠BMW、Daimler以及VW大眾汽車對此態度卻略顯保守，三家的CEO一致認為純電動車與Hybrid的模式是現代主流，氫燃料電池仍須至少10年以上的發展才會成熟。在自家德國車廠仍舊保守的情況下，Linde只好透過與上述車廠建立幾個小型先期專案與向外發展來尋找突破口。
在德國的我們，如果對氫能感到興趣，目前正有一個指標性的專案正在進行，即全世界第一輛的氫能火車站正在德北的下薩克森州（Lower Saxony）建設當中，預計在2022年就可以投入營運，讓世人正式看到氫能火車的身影，我想這也是Linde集團在當地政府的支持下，尋找到一個突破發展的機會。
氫能火車
總結
每當有更具發展潛力的能源出來的時候，大家都是懷抱著無比興奮的心情，因為地球資源正在快速地被消耗當中，全球暖化也正在不停加劇，我們期望新的能源能夠幫我們解決現有困境，達到永續發展的目標。
氫能就被賦予了這樣的期望，Linde也視氫能為自身發展的關鍵。已經超過一百多年的老廠牌，要透過氫能來延續其不朽，我們樂見其成。各國政府也積極推動能源轉化，擺脫對石化能源的依賴，即使眾大車廠預估需至少10年氫能才能趨於成熟，但科技的進步其實也不斷地在加速，今日的研究成果會是明日突破的基石，我們期望更安全以及經濟實惠的氫能提早到來，讓我們盡快還給地球一個更乾淨綠色的環境！
source: unsplash
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