韓國研發自修復電極技術 綠色製氫效率突破性提升

由首爾大學工學院研究團隊開發的新型水電解技術，成功突破傳統製程限制，無需使用昂貴的貴金屬催化劑，就能大幅提升綠色氫氣生產效率。這項重大突破可望成為加速實現碳中和社會的關鍵技術轉捩點。

該研究成果已於5月23日發表於《自然通訊》期刊，標題為「鹼性條件下鎳電極動態極化控制實現永續規模化水電解」。研究團隊由首爾大學化學生物工程系的尹在龍教授與柳在允教授領軍，並與建國大學化學工程系李章勇教授團隊合作完成。

水電解技術是利用電力生產綠色氫氣的核心技術，不僅是實現碳中和的關鍵，更被韓國列為12大國家戰略技術之一。現行電解系統需在電極表面精確合成高活性催化劑層，這些催化層會隨時間逐漸劣化，存在結構性限制。

為解決此問題，研究團隊獨創「電化學活化（EA）操作」方法。該技術僅需使用商業鎳（Ni）電極，無需昂貴精密加工的催化劑層，即可實現高效且持久的氫氣生產。

研究團隊將自主研發的EA操作法應用於未經任何催化劑鍍膜的商用鎳電極，結果顯示其水電解效率可媲美高效能鎳鐵氫氧化物（NiFeOOH）催化劑。特別是在決定水電解速率的氧析出反應（OER）表現上尤為突出。

關鍵技術在於「動態極化控制」方法，透過週期性給予電極短暫「休息」。對鎳電極短暫施加弱還原電壓，可促使溶解於KOH電解液中的微量鐵重新附著於電極表面，與鎳結合後自主形成高活性氧析出催化層。透過迴圈機制，電極得以維持活性，形成自修復系統。

採用此技術的水電解槽，在1A/cm²高電流密度下可穩定運作超過1,000小時。更令人振奮的是，在放大至單槽25cm²活性面積的三槽串聯系統中，仍能維持數百小時的優異耐久性，證明該技術不僅適用實驗室規模，更具備實際大型系統應用潛力。

EA操作法不僅能替代昂貴的貴金屬催化劑，更簡化了製氫流程，可顯著提升綠色氫氣的經濟可行性。此方法無需昂貴材料或複雜製程，就能同時實現高效率與長期穩定性。

尹在龍教授強調：「不依賴催化劑的製氫方法，是能大幅改善綠色氫氣經濟性與規模化的革命性策略，這項成就確實標誌著碳中和氫能經濟技術的真正轉折點。」

共同主導研究的柳在允教授補充說明：「這項研究不只是操作條件的最佳化，更是系統性釐清電極/電解質介面複雜電化學相互作用，並成功實現於實際系統的基礎應用研究，充分展現理論洞見與產業應用的完美結合。」

[end]