KIST通過低堿度水電解推動綠色氫能技術自主化

隨著綠色氫氣成為下一代關鍵清潔能源，實現其穩定且低成本生產的技術已成為重大挑戰。然而，傳統水電解技術在大規模應用中受到高系統成本和高運維負擔的限制。尤其是在長期運行過程中，性能衰減和維護成本上升的問題嚴重阻礙了商業化進程。因此，市場對能夠同時提升效率、穩定性和成本競爭力的新型電解技術需求日益增長。

韓國科學技術研究院（KIST，院長Sang-Rok Oh）氫能與燃料電池研究中心，由Dirk Henkensmeier博士領導的研究團隊，開發出一種新型水電解膜材料，該材料在低堿度條件下依然能夠穩定運行，其導電性能顯著優于現有系統。該新型膜在低濃度堿性環境中仍能保持較高的產氫性能，為低堿度水電解技術奠定了技術基礎。

該膜的設計避免了長期運行中常見的結構性劣化問題，同時實現了電解質的穩定吸收與保持。實驗結果表明，即使在高溫條件下長時間運行，該膜仍能維持穩定的電化學性能，并有效分離氫氣和氧氣，滿足安全要求。此外，在相對較低堿度條件下即可實現高效離子傳輸，其制氫性能優于現有商業膜材料，表明系統效率得到提升，同時運行負擔明顯降低。

值得注意的是，該膜支持低成本催化劑的使用，并能在低堿度環境中保持穩定的離子傳導，使電解槽能夠在更低電池電壓下運行。這直接降低了電力消耗，而電力成本正是水電解總成本中的主要組成部分。同時，膜壽命的延長減少了更換頻率和維護需求。這些優勢共同降低了設備投資成本和運行成本，從而顯著提升綠色制氫的整體經濟性。

該技術基于一種低堿度離子溶劑化膜水電解（LA-ISMWE）概念，一張膜即可適用于多種電解系統。這種靈活性不僅提升了系統可操作性，也進一步降低了綠色制氫成本。目前，全球核心電解膜材料市場主要被美國、加拿大和歐洲企業壟斷，此項成果有望實現關鍵材料本土化，并產生進口替代效應。同時，該技術還為向產氫國家出口電解技術奠定基礎，提升韓國在全球綠色氫能領域的技術競爭力和產業地位。

KIST的Henkensmeier博士表示：“迄今為止，水電解技術始終面臨性能、穩定性與成本之間的固有權衡。此次研究為同時改善這三方面提供了新的方向。我們希望這項技術能夠推動綠色氫氣生產成本下降，并增強韓國在水電解技術領域的競爭力。”

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01876-9

（素材來自：KIST 全球氫能網、新能源網綜合）