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清華大學以冠狀醚 取得海水產氫技術重大突破

清華大學化工系教授周鶴修取得海水產氫技術重大突破。清大/提供
清華大學化工系教授周鶴修取得海水產氫技術重大突破。清大/提供

用取之不盡的海水來產製氫能,是發展未來能源的希望。國立清華大學化工系教授周鶴修團隊取得海水產氫技術重要突破,利用冠狀醚(Crown Ether)來捕捉海水中影響產氫效率的鈉離子,大幅提升海水產氫的速率及產量,為發展綠色氫能源邁出重要一步。

這項研究成果最近登上國際頂尖能源期刊《先進能源材料》(Advanced Energy Materials),並獲選為當期封底文章。

周鶴修指出,當使用光催化劑來產氫時,海水中的大量鈉鹽常附著在光催化劑的表面,令產氫效率大打折扣。他所領導的研究團隊研發出一種獨特技術,可將冠狀醚成功引入高分子催化劑的結構,來抑制鹽類引起的聚集現象,讓光催化後產生的電子順利與氫離子結合還原為氫氣。

周鶴修研究團隊最初使用長鏈結構的醚來捕捉鈉離子,後來發現,如改用環狀結構的冠狀醚,捕捉效果更好。團隊成員之一的清華化工系博士生黃則傅比喻,就像玩鬼抓人遊戲時,如果以環狀包圍,就更容易抓到目標。

去除海水中鹽類對產氫製程造成的干擾後,團隊驚喜發現,產氫速率明顯提升,從每克催化劑每小時產生15.5毫莫耳的氫氣,提升到39.2毫莫耳,氫氣產量達到原先的2.5倍以上。

周鶴修指出,全球水資源有97%都是海水,產能的材料取之不盡、用之不竭,如他們實驗使用的海水就來自新竹的南寮漁港。未來若技術發展成熟,可望在海邊就地取材,利用海水及太陽光提供的光照來產氫,實現真正的零碳排,為潔淨能源及永續發展帶來新希望。

周鶴修研究團隊包括清華化工系博士生黃則傅、林韋澄、黎秉衡,及碩士生孫語恩、莊英讓。

清華大學海水產氫研究成果獲選為頂尖期刊《先進能源材料》封底。清大/提供
清華大學海水產氫研究成果獲選為頂尖期刊《先進能源材料》封底。清大/提供
在海水中加入團隊研發的高分子催化劑後,透過光照,即產生氫氣氣泡。清大/提供
在海水中加入團隊研發的高分子催化劑後,透過光照,即產生氫氣氣泡。清大/提供
清華大學海水產氫研究團隊成員包括化工系教授周鶴修(前排右起)、學生黃則傅、莊英讓(後排右起)、黎秉衡、林韋澄、孫語恩。清大/提供
清華大學海水產氫研究團隊成員包括化工系教授周鶴修(前排右起)、學生黃則傅、莊英讓(後排右起)、黎秉衡、林韋澄、孫語恩。清大/提供
清華大學化工系教授周鶴修(右)與博士生黃則傅以冠狀醚捕捉海水中的鈉離子,大幅提升海水產氫效率。清大/提供
清華大學化工系教授周鶴修(右)與博士生黃則傅以冠狀醚捕捉海水中的鈉離子,大幅提升海水產氫效率。清大/提供

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