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隨著2050淨零排放的目標逐漸逼近，開發各種潔淨能源、替代能源的腳步也刻不容緩。其中，「氫能」就是許多研究團隊著眼的目標，包含利用綠色電力例如太陽能、風力等電解水所產生的氫氣（又稱為綠氫），是減少碳排放與儲能的利器。而在四面環海的臺灣，「海洋」可說是一項能加以利用的資源，若能成功取用海水並且長效地轉換成氫氣，便能逐步擺脫能源依賴進口的束縛，也避免在戰爭下能源供應的斷鏈問題。近期中山大學化學系特聘教授陳軍互研究團隊發表的「鹼性電解海水製氫原型機」，就有望將高雄西子灣發展為大規模的海水製氫技術起源地。
 
氫氣是工業活動中應用相當廣泛的原料之一，無論是製作氨、雙氧水、甲醇等化學物質，或是作為火箭燃料、提煉金屬時的還原劑等領域等，多個皆需使用到氫氣。此外，氫氣在能源發展上還可以更有效地保存綠能，因此大規模量產氫氣的新方法也成為許多國家、研究團隊的研發重點。其中，電解水產生氫氣被視為最有機會實現的方式。儘管如此，根據去（2023）年國際能源總署（International Energy Agency, IEA）的報告，全球的綠氫產能占比僅從2018年的0.1％逐步爬升至0.7％，就算有許多不同的產氫技術被研發，依舊缺少進入商轉驗證階段的大規模生產技術。
 
除了商轉上的困難之外，大規模海水製氫的另一項技術問題在於氯氣的毒性及海水腐蝕。因此如何防止核心催化劑的流失，以及抵抗海水中氯離子或氯衍生物的化學腐蝕，是此技術在研發上的一大關鍵。陳軍互在新聞稿中進一步說明，由於大規模水電解會對催化劑造成極大的剝離壓力，如果缺乏強而有力的化學鍵附著設計，再貴、再好的觸媒或機組也只能逐漸失效。為解決上述問題，團隊發展「酸性氧化還原輔助沉積法」（aqueous redox deposition, ARD）將一層附著力非常強的薄膜催化劑鍍在基板之上，可以克服在海水產氫時高電流運作下造成的催化劑剝離問題，提升產氫效率。
 
本次團隊發表的鹼性電解海水製氫原型機，機體尺寸長70公分、寬60公分、高74公分，並搭載多個電解水的元件，可對海水與一般水體進行水電解製氫，最高的氫氣產量可達實驗室等級元件的百倍以上，確立了大規模製氫的可行性。此機器可在常溫、常壓下，利用業界公認為準量產技術雛形的「捲送方式」（roll-to-roll）生產催化劑，一小時約能產出長5公尺、寬0.25公尺的催化劑薄片。未來，此生產技術將能接上自動生產線，以低成本、高生產效率的方式取得成品，若能再搭配無線遠端操控的人機介面、防止空機運轉的安全裝置等設計，將可以呼應未來大規模海水產氫場域布建的需求，打造商業應用的基礎。
 
新聞來源
中山新聞（2024年5月27日）。全球首座海水製氫原型機問世 中山大學突破量產綠氫關鍵技術。中山新聞，https://news.nsysu.edu.tw/p/406-1120-333710,r2910.php?Lang=zh-tw。