港灣新聞網／中山大學新型質子膜突破瓶頸　助攻氫能車與淨零碳排關鍵技術

圖說:國立中山大學光電工程學系教授黃文堯（右）、張美濙（中）團隊研發新型質子交換膜，研究成果獲登「國際氫能期刊」（International Journal of Hydrogen Energy）。共同作者光電系博士生Abid Hussain（左）手持應用質子膜的燃料電池單電池(圖/中山大學)

港灣新聞網 / 高雄報導

在全球邁向2050年淨零碳排的關鍵時刻，氫能與燃料電池被視為下一世代能源轉型的重要解方，而核心材料的突破，正是產業能否加速落地的關鍵。國立中山大學 傳出材料研發重大進展，由光電工程學系 黃文堯 教授與 張美濙 教授所組成的研究團隊，成功開發新型質子交換膜，性能全面超越國際主流材料，為氫能應用與淨零轉型鋪設更順暢的「能源高速公路」。

研究團隊指出，質子交換膜是質子交換膜燃料電池（PEMFCs）的核心元件，其功能如同高速公路，必須讓質子高速通行，同時阻隔電子與其他氣體，直接影響燃料電池的效率、穩定性與壽命。目前業界普遍使用的材料為杜邦 Nafion 211，但該材料在高溫環境下導電率下降、尺寸穩定性不足，製程複雜且成本高昂，且在降解過程中可能產生有毒物質，成為氫能發展長期難解的瓶頸。

圖說:應用新型質子交換膜的燃料電池單電池

黃文堯教授表示，若要讓燃料電池真正走入交通運輸、產業製程與日常生活，關鍵在於打造一條「跑得更快、更穩定、對環境更友善」的質子通道。團隊歷經多次材料設計與結構優化，成功研發出兩款新型質子交換膜 SYS7–H 與 SYS7–L，並完成多項性能測試驗證。

研究結果顯示，SYS7–H 與 SYS7–L 的質子導電率分別較業界標準 Nafion 211 提升約 102% 與 88%，意味著質子移動速度大幅加快，燃料電池的能量轉換效率與輸出功率同步提升，並具備優異的瞬間負載反應能力。此外，新型質子交換膜在熱穩定性、機械韌性、尺寸穩定性與水分吸收行為等關鍵指標上，皆展現優於傳統材料的表現。

更重要的是，該材料兼具低成本與環境友善特性。黃文堯指出，SYS 系列質子交換膜的製程不產生任何有毒物質，符合未來綠色製造與永續發展趨勢，對氫能產業而言具有高度實用價值。

質子交換膜的應用潛力也不僅限於燃料電池。黃文堯進一步說明，幾乎所有化學電池模組都需要隔離膜，只要具備良好的導電性與穩定度，即可延伸應用至多元能源系統。在氫能交通方面，新型質子交換膜可望推動氫能電動車、氫能公車與氫能物流車發展，成為低碳運輸的重要基礎。

隨著政府積極推動氫能政策，去年底高雄楠梓與台南樹谷已陸續設立加氫站，顯示台灣正逐步邁向氫能運輸時代。材料技術的突破，將成為產業規模化的關鍵推力。

在半導體產業領域，質子交換膜同樣扮演關鍵角色。黃文堯指出，先進半導體製程中使用的 EUV 極紫外光曝光機需消耗大量氫氣，製程後的廢氣多半直接排放，造成能源浪費與碳排問題。透過質子交換膜技術，可回收並純化餘氫，重新用於燃料或發電系統，同時達到節能、減碳與能源再利用的多重效益。

在大型儲能應用方面，新型質子交換膜亦可應用於釩液流電池。相較鋰電池，釩液流電池如同大型儲水槽，能長時間穩定儲存大量電力。黃文堯表示，北歐已廣泛將釩液流電池與太陽能系統結合，儲存白天多餘電力並於尖峰時段釋放，未來台灣也可結合風能與再生能源，發展更具韌性的電力系統。

目前，這項來自中山大學的材料創新已獲產業高度關注，研究團隊已與 欣緣科技股份有限公司 展開產學合作，並布局相關專利，同時與 威杰能源 及 創福新材料公司 等氫能與燃料電池產業鏈夥伴協作，目標於明年推動大規模商業化量產。

這項突破性成果，正為台灣氫能應用、能源轉型與淨零未來，鋪設一條更高效、更永續的「質子高速公路」。