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中山大學研發氫能核心新材料 助台灣打造自主技術

中山大學光電工程學系教授黃文堯團隊成功研發氫燃料電池核心材料「觸媒塗佈膜(CCM)」新技術,不但讓燃料電池發電功率提升約16%,還能降低成本、增加耐用性。(中山大學提供)
中山大學光電工程學系教授黃文堯團隊成功研發氫燃料電池核心材料「觸媒塗佈膜(CCM)」新技術,不但讓燃料電池發電功率提升約16%,還能降低成本、增加耐用性。(中山大學提供)

【記者袁世鋼/高雄報導】面對全球減碳與淨零排放浪潮,「氫能」被視為一種未來能源,而「觸媒塗佈膜」即是氫燃料電池的核心,台灣過去長期仰賴國外進口的關鍵材料。不過,中山大學光電工程學系教授黃文堯的團隊成功研發出一款新材料,不僅提升發電功率約16%,還能降低成本、增加耐用性。

黃文堯表示,近年來各國積極尋找能取代石油、天然氣等傳統能源的方法,而「氫燃料電池」就是熱門選項之一。它的原理是利用氫氣和氧氣反應產生電力,最大的特色是發電後幾乎不會產生汙染物,副產物只有「水」,因此被稱為潔淨能源。而「觸媒塗佈膜」是燃料電池中最重要的核心零件,就像人體的「心臟」一樣,負責讓氫氣順利轉換成電能。

黃文堯指出,目前市面商用材料杜邦Nafion系列膜材,與其黏著劑D520相互搭配的發電功率密度約為每平方公分1.12瓦,而這次研究團隊開發的新材料,能讓氫氣與氧氣的化學反應速度更快,使發電功率密度達到每平方公分1.30瓦,提升能源轉換效率約16%,代表同樣大小的燃料電池,可以較過去產生更多電力,成本更低。

除了效率提升外,新技術也增加了材料的黏合力與穩定性,在高溫、高濕環境下仍能保持穩定運作,耐用性更高,可延長燃料電池壽命,降低發電成本。

值得注意的是,目前台灣許多氫燃料電池材料都仰賴國外進口,不僅價格昂貴,部分材料在製造過程中還可能產生有害物質。但這次研究團隊使用的材料,從最上游的「質子交換膜」到中游的「觸媒塗佈膜」,幾乎都由實驗室自行研發合成,等於是建立台灣自己的氫能技術體系,不但效能與國際大廠相近,也更具成本競爭力。

這項技術為中山大學與威杰能源公司產學合作計畫成果,研究成果也已通過具業界公信力的「技術驗證平台」認證,顯示具有市場應用潛力,未來可與業界進一步合作,朝商品化與量產方向發展。威杰能源表示,這項技術可優先應用在監測型無人機、備援電力與模組化能源設備等領域,解決目前產品體積與效能難以兼顧的問題。