克服再生能源不足 中山大學低成本生產綠氫

響應全球淨零碳排,國立中山大學化工系教授陳軍互所帶領的研究團隊,提及台灣目前主要的再生能源為風力和太陽能發電,使用太陽能、風力來電解水,所產生的氫氣(綠氫),將綠氫儲存起來,可減少碳排放,並以便儲能,解決再生能源的不穩定供應,因此獨創「酸性氧化輔助沉積」技術,研發出最新且低成本的複雜氧化物催化劑。

中山大學教授陳軍互所帶領研究團隊獨創低成本生產綠氫的技術。圖片來源:中山大學

研究團隊指出,氫氣在當代工業活動是不可或缺的原料,不僅為製造氨、雙氧水及甲醇的原料,也可當火箭燃料,和提煉金屬的還原劑,氫氣對比不同再生能源電力,保存綠能效應更高,但缺點是生產成本太高,根據國際能源總署(International Energy Agency, IEA)報告,綠氫只占全球氫產能不到 0.1%,每公斤達3至7.5 美元,導致氫能技術尚未普及生活。

陳軍互表示,一般電解水的催化劑都採用貴金屬,「當前水電解用的貴金屬催化劑如鉑、釕、銥等,成本太過昂貴,扼殺大規模使用氫氣的契機。」現今許多國家因歐洲熱浪、俄烏戰爭而產生能源危機,當務之急就是發展乾淨且可再生的替代能源。

為了讓氫氣的生產成本進一步降低,團隊長期開發,用地殼含量豐富且低成本的元素,如鐵、鈷、鎳等來設計催化劑,讓氫能更普及,「我們使用便宜的材料及技術,在高電流下進行水分解,產生氫氣。」

這新型催化劑則主要使用「鐵」與「錳」兩種元素,使成本降低至千分之一,活性高出常用的鎳催化劑4.6倍,電力轉換效率更好,簡單來說,就是產出等量的氫氣所需耗電量更少,大幅降低電力成本。

成本降低後,能使綠氫於生活應用中更為普及,而中山大學鄰近高雄西子灣,陳軍互強調,新型催化劑能穩定電解海水,並不受腐蝕困擾,「最近取用西子灣的海水,且成功轉換成氫氣,這讓我想像未來整片西子灣,都是我們的氫氣海!」擺脫能源依賴進口的供應問題。

此技術長期獲科技部、中山大學及產業單位,累計超過千萬元的研發支持,目前已與台灣知名企業與學研單位進行一系列產學合作,研究成果更榮登國際頂尖期刊美國化學會能源快報(ACS Energy Letters)。

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