SDG7
成大團隊突破海水電解產氫技術 為氫能發展再下重要城池
氫能被視為全球邁向淨零排放的重要綠色能源之一。若能直接利用海水進行電解產氫，更可望達到取之不盡、用之不竭的目標。然而，海水中所含鹽分與氯離子容易對電極與系統造成嚴重腐蝕，長期以來始終是技術發展的關鍵瓶頸。國立成功大學材料科學及工程學系講座教授丁志明團隊，成功研發出具高度耐蝕性的催化材料，並在陰離子交換膜水電解系統（AEMWE）單電池架構下，於實際海水條件完成關鍵驗證；同時，進一步展示多電池堆疊系統之設計與放大潛力，為未來商業化應用奠定基礎。相關成果已發表於國際高影響力期刊《先進功能材料（Advanced Functional Materials）》
Defect-Rich Carbon-Encapsulated NiMoFe/MoO2: A High-Performance Electrocatalyst for Efficient and Stable Anion Exchange Membrane Electrolysis
與《化學工程期刊（Chemical Engineering Journal）》，Chlorine-resistant high-entropy spinel oxide catalyst for efficient and durable seawater anion exchange membrane water electrolysis
引起國際關注。
研究團隊指出，本研究以陰離子交換膜水電解系統（AEMWE）作為驗證平台，於實際海水條件下進行操作測試，直接驗證抗腐蝕催化材料之性能與穩定性，並完成系統層級之關鍵操作驗證，展現高度應用潛力。目前團隊亦正與產業界推動相關合作計畫，加速技術落地。
丁志明老師表示，目前氫能車已逐步邁入商業化階段，氫能船與燃料電池等關鍵技術亦持續發展，顯示氫能應用正快速拓展。氫不僅是一種潔淨能源，同時也是重要的工業原料，例如可在煉鋼製程中取代焦碳作為還原劑，大幅降低二氧化碳排放。
目前全球商業產氫仍以天然氣為主要來源，其中蒸汽重整（SMR）製程雖成熟，但會產生大量二氧化碳，稱為「灰氫」；為降低碳排放，近年發展出結合碳捕捉與封存（CCS）技術的「藍氫」。此外，甲烷裂解可產生固體碳而非二氧化碳，通常被歸類為「綠松石氫」，但仍面臨高能耗與成本等挑戰。
丁志明老師進一步指出，利用太陽能等再生能源進行水電解製氫，是最具潛力的綠色製氫方式，製程本身不產生碳排放，其發展與再生能源供應條件密切相關；若使用淡水，亦涉及水資源競爭問題。相較之下，海水資源豐富，但其高鹽度與氯離子環境會加速材料腐蝕，使系統穩定性大幅下降。目前雖已有氫能船相關應用，但若結合電解製氫系統，仍面臨水源處理與成本問題。
在國科會「2050 淨零減碳之前瞻性科技開發與實踐規劃研究計畫」支持下，團隊開發出可在海水條件下兼具高活性與長期穩定性的析氫（HER）與析氧（OER）催化材料，並整合至 AEMWE 驗證平台中，使其能於嚴苛環境下穩定運作。
在陰極析氫反應方面，團隊透過「缺陷工程」結合「碳包覆」的雙重設計策略，有效提升催化活性與結構穩定性。實驗結果顯示，該催化劑在高電流密度（500 mA cm⁻²）下可穩定運作超過 2000 小時，且幾乎未出現明顯性能衰退，展現出優異的耐久性。
在陽極析氧反應方面，團隊導入「高熵材料」設計概念，透過多元素協同效應提升催化活性並強化材料穩定性。即使在真實海水條件下，其產氧性能僅出現輕微下降，顯示出優異的抗氯腐蝕能力。
整體測試結果顯示，在 1 A cm⁻² 電流密度下，系統可於約 1.89 V電壓穩定運作，並可長時間產氫（接近 600小時），展現接近 100% 的法拉第效率與良好的能量轉換表現。同時，在單電池驗證成果基礎上，團隊亦已建立多電池堆疊系統之設計與操作能力，並於低電流密度條件下達到接近美國能源部 2030 年技術指標。預計於今年 5 月底完成約 3 kW 等級系統建置，目前相關技術亦已申請專利。
團隊表示，目前國際上雖有多個研究團隊投入海水電解技術開發，但多仍停留於材料層級，缺乏於實際電解系統中進行海水操作驗證。本研究不僅在材料設計上取得突破，更透過 AEMWE 平台完成真實海水條件下的關鍵驗證，並延伸至系統放大能力的建立，展現台灣在氫能關鍵材料與系統整合領域的研發實力，也為綠氫生產與能源轉換提供具體且可落實的技術基礎。
維護單位: 新聞中心
更新日期: 2026-04-21
成大材料系講座教授丁志明團隊，研發出特殊材料的催化劑，運用在陰離子交換膜水電解系統，具有高活性、高穩定性、抗氯腐蝕與長效產氫的特色
成大材料系講座教授丁志明團隊，研發出特殊材料的催化劑，運用在陰離子交換膜水電解系統，克服海水腐蝕問題，可穩定產氫
成大材料系講座教授丁志明團隊，研發出特殊材料的催化劑，運用在陰離子交換膜水電解系統，克服海水腐蝕問題，可穩定產氫
成大材料科學與工程學系講座教授丁志明團隊，突破海水電解瓶頸，研發特殊材料的催化劑，可高效能產氫，成果刊登在國際頂尖期刊上，圖為團隊成員，後排中間為講座教授丁志明，右方為專任助理宋沂錚，前方左起越南籍專任助理阮鳳、越南籍博士後研究員阮氏川、碩士生張簡柏辰、吳建安
