環境資訊中心記者 李蘇竣報導
國科會與中央大學團隊研發新的電解產氫技術,透過改善材料導電度,並用雷射細微加工多孔結構,大幅降低產氫所需的電力,也降低運轉的溫度,提升產氫效率。計畫主持人、中央大學氫能研究中心主任曾重仁表示,這項技術可以最多可減少24%耗電量,降低產氫的成本,也是為未來生產綠氫鋪路。
國科會補助中央大學氫能研究中心團隊投入氫能研究,17日發表最新技術。團隊利用新的材料與微結構設計,找出產氫效率更高、耗電更少的方法。曾重仁表示,如果配合使用再生能源電解,就是目前國際在關注的「綠氫」。透過減少能耗,綠氫的成本就可以再降低。
電解產氫的反應過程,是透過固態氧化物燃料電池將水電解,產生氫氣與氧氣。為什麼電解產氫會耗電?關鍵在於反應過程中,電解器本身材質的導電效率以及不同電極之間介面的的阻抗。
傳統的電解產氫工作溫度須達到800°C,裝置材質也必須以更昂貴的原料打造,而團隊研發的「質子傳輸型固態氧化物電解器(P-SOEL)」只需要「中溫」650°C,就可以達到最佳效率,也因此材料選擇可以更多元、便宜,降低裝置成本、延長使用壽命。
P-SOEL使用鐠鋇鍶鈷鐵氧化物(PBSCF)材料打造電極,導電性良好,同時採用鋇鈰鋯釔氧化物(BCZY)製作多孔中介層,就像在電極之間鋪了一層「會透氣的海綿墊」,並用雷射在微細結構加工貼合,大幅提升介面的導電效率。
傳統的電解產氫,生產1立方公尺氫氣大約耗4~5度電,P-SOEL電解器產出1立方公尺氫氣只須約3.8度電,耗電量最多降低24%。曾重仁受訪補充,目前這些數據都只是實驗成果,還要放大規模測試才能投入商轉。
氫氣是可以跨時間、跨距離的能源載體,相較於鋰電池很重,且只能儲電數小時到數天就會衰退,氫氣可以長時間儲放、長距離貿易。氫能也可以投入煉鋼或鍋爐的減碳。
有趣的是,電解產氫的反應其實是可逆的,反過來運作就是「燃料電池」。研究團隊也有投入燃料電池發電的研究計畫。
曾重仁受訪解釋,例如電廠、資料中心等定置設施,較適合高溫型燃料電池;而民眾常聽到用於氫能車的燃料電池,原理相同,但屬於小型、低溫型,運轉溫度約在室溫到80°C。
資料來源: 環境資訊中心