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

中山大学化学系特聘教授陈军互研究团队掌握关键技术，发表全球首例的「碱性电解海水制氢原型机」。照片／中山大学提供

2025国际碳税征收迫在眉睫，中山大学化学系特聘教授陈军互研究团队掌握关键技术，发表全球首例的「碱性电解海水制氢原型机」，其独特绿氢技术史无前例，更有望链结大规模生产，让高雄西子湾成为尖端电解海水制氢技术的起源地。

研究团队指出，为追求2050年净零排放，发展干净且可再生的替代能源刻不容缓。其中，利用绿色电力如太阳能、风力等电解水所产生的氢气（又称为绿氢），是减少碳排放与储能的利器。

目前的工业活动亟需氢气作为原料，例如作为制作氨、双氧水及甲醇的原料、火箭燃料、以及提炼金属时的还原剂等。相较于其他再生能源电力，氢气能更有效地保存绿能，因此，电解水产生氢气视为最有机会能以绿色能源大规模量产氢气的新契机。

根据2023年国际能源总署（International Energy Agency, IEA）报告，全球绿氢产能占比仅自2018年的0.1%逐步爬升至0.7%，仍有许多门槛需克服。目前最大的困难之一，在于缺少能大规模生产的原型技术来验证未来的商转可行性。

陈军互指出，研究团队蓄积技术能量多年，近期发表第一个碱性电解海水制氢原型机，一举大幅超越学术研究等级的产氢量。该原型机机体尺寸为长70公分，宽60公分，高74公分，搭载多个水电解元件，可对海水与一般水体进行水电解制氢，最高氢气产量可达实验室等级元件的百倍以上，确立了大规模制氢的可行性。

尤其台湾是海岛国家，若能成功取用海水并且长效地转换成氢气，能逐步摆脱能源依赖进口的束缚，也避免了区域战争下能源供应的断链问题。

陈军互解释，团队在室温室压下，可以利用业界公认为准量产技术雏形的「卷送方式（roll-to-roll）」来量产催化剂，1小时产出约5m x 0.25m的催化剂，代表有机会可以接上自动生产线，以较低成本、生产速度快来取得成品。

参考国内外文献技术，制作小到1cm x 1cm的催化剂都要以天为单位，多步骤制程更旷日费时，通常还伴随高温高压。该机的运转功率已超过商用基础需求的千瓦等级门槛，同时配备无线远端操控人机介面，防空机运转的安全装置等设计，呼应未来大规模场域布建的需求，对未来大规模海水制氢的契机打下开创性的基础。

陈军互说明，全球大规模海水制氢的困难大致类似，主要技术问题为为氯气有毒，以及海水腐蚀等两大问题。关键在于如何防止核心催化剂的流失与抵抗海水中氯离子或其衍生物的化学腐蚀。「大规模水电解会对催化剂造成极大的剥离压力，如果缺乏强而有力的化学键附着设计，再贵、再好触媒或机组也只能逐渐失效。」该团队独有技术「酸性氧化还原辅助沉积法（ARD）」是有效地解决该问题的关键，目前已能量产超过一百平方公分催化剂。

中山大学表示，该研究成果荣获2023 未来科技奖、2021 IWIS 国际华沙发明展金牌、2021 ASIE 美国科学暨发明展金牌、2021 加拿大TISIAS 特别奖等多项殊荣，确立ARD技术的高度产业价值与领先地位。研究团队成员包括研究生林璟翔、博士候选人林慧玲，以及资深技术开发经理刘昀佩等人。此技术长期获科技部、国家海洋研究院及其他产业单位的研发经费支持。期待更多相关政府单位与产业一起投入研发，共同为实现全球洁净能源和永续发展目标努力。