突破性進展：讓‘綠色氫能’更便宜、更快生產

挪威科技大學（NTNU）博士生 高橋幸宏（Yukihiro Takahashi） 發現了一種使氫燃料生產更低成本、更高效率、更快的方法。如果該工藝能夠實現規模化，這一突破有望顯著提升氫能作為化石燃料替代品的經濟可行性。

氫能長期以來被視為船舶、航空等領域替代化石燃料的潛在選擇。無論是在燃料電池中使用，還是直接燃燒，氫的最終產物都只是水，在使用端不會產生二氧化碳排放。

在重工業、長距離運輸、航運、航空以及儲能等領域，電池在重量、續航或停機時間方面存在明顯限制，而氫能則展現出獨特優勢。

利用可再生電力生產的“綠色氫能”還能夠儲存多余的風能和太陽能，從而提升電力系統穩定性。盡管在成本、效率和基礎設施方面仍面臨挑戰，但氫能為當前高度依賴化石燃料的經濟部門提供了一條靈活且可規模化的脫碳路徑。

然而，現實情況是，目前大多數氫并非“綠色”，而是由化石燃料制取，且能量損失較大。真正意義上的“綠色氫能”雖然清潔，但在現階段實現大規模生產的成本仍然過高。

正是在這一背景下，這項新研究有望推動氫能生產向更低成本、更高可靠性方向發展。

目前，大部分氫燃料是通過一種名為**堿性水電解（AWE）**的工藝制得，即利用可再生電力將水分解為氫氣和氧氣。

在電解槽內部，金屬板（電極）負責導電、承受苛刻的化學環境，并加速反應過程。為了滿足這些要求，電極表面通常會涂覆一層鎳。

鎳在堿性環境中具有良好的耐腐蝕性，同時還能作為催化劑，提高制氫反應速率，因此至關重要。但這一過程也存在問題。

通常，鎳是通過電鍍方式附著在金屬電極上的。然而，如果電流分布不均，就會導致鎳涂層不均勻，造成鎳材料浪費以及涂層厚度超過實際需求。這不僅會降低設備性能，還會推高制造成本。為了解決這一問題，高橋引入了絡合劑，幫助鎳離子更穩定地與電極表面結合，同時抑制失控的鎳沉積過程。

這一方法使鎳涂層能夠更加均勻、可預測地生長，從而提升成品質量并降低成本。高橋通過預測性數學建模實現了這一突破，該模型可模擬鎳在不同條件下的行為，包括pH變化、電流強度以及涂層厚度等因素。

據他介紹，該模型能夠在實際制造前預測最終鍍層效果。這意味著在現實生產中，可以減少失敗批次、降低材料浪費，并加快工藝優化速度。

這一發現的意義并不僅限于鎳材料或電解槽設計本身。它最終有望降低單位綠色氫能的生產成本。

此外，該方法還能顯著提升制造一致性，節省時間、能源和原材料，并且具備推廣潛力，可應用于除制氫之外的其他電化學工藝。

原文鏈接：https://nva.sikt.no/registration/0198ea7812e7-dc2a1ffc-61c9-4a47-8e32-2981a6582201

（素材來自：挪威科技大學 全球氫能網、新能源網綜合）