國立中山大學陳軍互教授團隊開發出一款海水製氫原型機，利用海洋資源製造綠氫，為解決能源危機與碳排放問題帶來新契機。這項技術突破了氫氣生產成本高昂、產量不足的瓶頸，為全球實現2050淨零碳排帶來新希望。

氫氣是高效的能源載體，利用太陽能、風力等綠色電力來電解水製氫（又稱為綠氫），是當今節能減碳、應對氣候變遷備受看好的解決方案，而國立中山大學化學系特聘教授陳軍互研究團隊開發出的「鹼性電解海水製氫原型機」（以下簡稱原型機），為臺灣及全球開啟了大規模量產氫氣的新契機。

海水變黃金 解決淡水資源限制

海洋面積占地球表面總面積71％。以臺灣而言，雖然淡水資源有限，但四周則有遼闊的海洋。早在10年多前美國康乃狄克大學化學博士陳軍互回臺成立這個團隊的時候，開發這款原型機主要的構想，便是為了善用這個既便宜又取之不盡的資源。

海水製氫在臺灣除了可以避免和工業民生用水造成搶水衝突之外，更重要的是，也有助解決全球離岸風力發電廣泛面臨的輸電難題。陳軍互指出，遠在外海的離岸風電機發好電後，要怎麼輸回陸上的電網？如果使用海底電纜，電纜可能因為洋流、颱風等天災而耗損，更嚴重的是，大部分的電力將在輸送過程中流失。 現在有了原型機，可以把風力所發的電用來電解海水，製成重量微乎其微、填充速度遠比汽油快、便於運輸的氫氣，將能源儲存在氫氣裡運回陸地（例如使用無人船或輸氫管線），問題即可迎刃而解。他強調，海水製氫不但是邁向2050淨零碳排的有效途徑，更能幫助臺灣掙脫能源必須依賴進口的緊箍咒，不用再擔憂 意外事件可能導致的能源供應斷鏈，甚至翻轉臺灣成為能源輸出國。

海水製氫技術下階段目標是朝工業廢水處理發展，讓原型機技術具有更廣泛的實用價值。陳軍互表示，降低工廠廢水處理成本的同時，處理過程中製造出來的氫氣也可出售獲利。

抗腐蝕催化劑 助攻氫能商業化

原型機大小屬於工業等級，長70公分、寬60公分、高74公分，搭載多個電解槽（electrolyzer）元件，可對海水（當然，一般水體亦可）進行電解，最高氫氣產量可達學術研究等級元件的百倍以上。其核心關鍵技術，則是電解槽裡的催化劑。

薄薄一片的褐色催化劑，是獨家的專利配方，更是整個原型機的靈魂，具有原料取得成本低、能源效率高、防止海水腐蝕，尺寸遠大於學術研究等級、可以銜接工廠自動生產線等五大優勢。

首先，催化劑係由鈷、鎳、鐵、錳、銅、鈰、鋅及其他微量元素等組合而成，這些都是容易取得的金屬，材料取得成本遠遠低於過去必須使用黃金、白金、銥及釕等貴金屬。

其次，使用這個催化劑，原型機可以用相對較少的伏特（volt）數，換取較高的電流安培量，節省電耗，大幅降低製氫成本。

第三，大規模海水製氫的技術困難，在於電解海水會產生有毒氯氣，以及海水腐蝕。如何讓細緻的催化劑兩全其美，既防止腐蝕又維持催化劑的活性，是極大的技術考驗。團隊開發出的「酸性氧化還原輔助沉積法（ARD）」，則可以防止催化劑流失，並抵抗海水中氯離子或其衍生物的化學腐蝕。

第四，催化劑尺寸愈大，製氫量愈大，然而技術要求也越高。團隊目前已能量產的催化劑尺寸超過10x10公分（100平方公分），遠大於學術研究等級的0.5 x 0.5公分至1 x 1公分，而且還可以再放大，例如100x100公分也不成問題。

第五，原型機可在室溫室壓下，利用業界公認的準量產技術雛形「捲送製程（roll-to-roll）」來量產催化劑，1小時可以產出約5 x 0.25公尺，代表可以銜接工廠的自動生產線，以較低成本、高生產速度來取得成品，達到商業運轉規模。參考國內外文獻技術，製作小到1 x 1公分的催化劑都要以天為單位，多步驟製程更曠日廢時，通常還伴隨高溫高壓。反觀原型機，其運轉功率已超過商用基礎需求的千瓦等級門檻，同時配備無線遠端操控人機介面，防空機運轉的安全裝置等設計，呼應未來大規模場域布建的需求。

氫能後勢看漲 碳稅推動需求擴展

目前，無論是工業或農業，都已廣泛使用氫氣作為原料，例如用來製作氨（農業肥料重要來源）、雙氧水及甲醇、火箭燃料以及提煉金屬所用的還原劑等。更重要的是，相較於其他再生能源電力，氫氣更能有效儲存綠能，是追求2050年淨零排放，發展乾淨且可再生替代能源的極佳選項。

可惜的是，根據2023年國際能源總署（International Energy Agency，簡稱IEA）報告，由於仍有許多門檻待克服，全球綠氫產能占比僅自2018年的0.1％微幅爬升至0.7％。其中最大的困難之一，即是缺少能大規模生產的原型技術來驗證未來的商轉可行性。原型機的推出，可謂恭逢其時。

目前製氫或氫能價格高昂，離商業化還有一段距離，但陳軍互認為，未來總有商業化量產的一天：當初大家也都不看好手機裡的電池可以放到汽車裡面推動大型交通工具，可現在卻是電動車滿街跑！此外，有沒有想過，家裡只要擺一臺迷你的原型機（家用型將比工業等級微小許多），每天加點水，就能滿足家庭用電需求？更前瞻的是，原型機技術還可應用在太空科技，作為太空船能源供應來源。

從宏觀歷史來看，成本不是關鍵，關鍵在於大家是否繼續朝這方面努力。只要有心為之、持之以恆，氫能價格下降、商業化的一天遲早會到來。陳軍互預料，淨零碳排已成全球共識，2025年歐盟徵收碳稅迫在眉睫，當廠商開始收到碳稅帳單那一刻，大家對氫能的需求肯定會大爆發。

2024-10-02／經貿透視雙周刊第653期／產業新知
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