新型電解水取代貴金屬成製氫催化劑加速氫能源商轉

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科技產業資訊室 - 張紳震發表於 2023年1月7日

圖、新型電解水取代貴金屬成製氫催化劑加速氫能源商轉

作為宇宙中最豐富資源之一，氫元素一旦轉化為動力來源，其副產品只有水(H2O)，不會產生二氧化碳(CO2)，因此，氫被視為可再生能源，然而，並不是每一種氫都是清潔能源，由碳氫化合物製成的「灰氫」最便宜，但該化合物為不可再生能源，一旦吸入人體，會造成極大傷害，常用於清潔用品；「藍氫」類似灰氫，透過捕捉二氧化碳再行轉換，但成本昂貴；「綠灰氫」原料為天然氣，透過熱分解方式製成，過程中需要大量燃料與產生熱能，同樣不符成本；「綠氫」透過電解方式催化，將水分子分離成氫與氧分子，最具使地球「脫碳」的潛力，因此科學家積極尋找便宜的催化劑，同時發展能完全利用綠氫驅動的發動機原型。

近來，隨著研究成果陸續公布，有望加速氫經濟的實現。

香港城市大學開發一種基於二維礦物凝膠奈米片(two-dimensional mineral gel nanosheet)的催化劑，由於不含貴金屬，有助於以較低的價格量產氫氣。實驗結果發現，此種新型催化劑在產氫反應 (Hydrogen Evolution Reaction, HER)中具出色的電催化活性和長期耐受性，結果穩定且能維持600小時，能在使用最少催化劑的情況下最大化原子效率。此發現已發表於Nature Communication期刊中。

同樣為了克服商用鉑基電催化劑的高成本問題，該校另一團隊透過奈米結構合金設計，開發一種低成本、高效能的電催化劑。首先，他們根據非晶質成相能力（amorphous forming ability, GFA）預測了晶質與非晶質雙相形成的範圍。接著使用磁控共濺射（magnetron co-sputtering）的方法，成功研發具有晶質與非晶質雙相奈米結構的鋁基合金電催化劑。除了選取鋁而非貴金屬作為催化劑的主要成分，同時選取了比鉑(Pt)更便宜的金屬—釕(Ru)，成本比商用鉑基電催化劑便宜。該結果發表於Science Advances期刊中。

除了學界，勞斯萊斯亦於2022年11月與廉航「易捷」(EasyJet)共同宣佈成功測試以液態氫作為動力的飛機，該引擎代號為AE 2100A，證明綠氫成為航空器的動力的可行性。綠氫是由位於英國蘇格蘭奧克尼群島(Orkney)的歐洲海洋能源中心(European Marine Energy Centre)所生產。該測試對於航空業於2050年實現淨零排放目標邁出重要一步。接下來，勞斯萊斯預計將該引擎安裝在貨運飛機上進行測試。(795個字；圖1)

參考資料：
Why green hydrogen could become the king of renewable energy. Impactotic , 2022/05/26 .
Team develops two novel, ultra-stable hydrogen production catalysts. Phys.org , 2022/12/01.
Rolls-Royce Marks Successful Engine Test Run on Hydrogen. Flyingmag, 2022/11/28.
產業技術評析：全球氫氣生產方式的發展與趨勢。經濟部技術處，2021/05/26。

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