【記者黎昕俞綜合報導】由於氫的分子結構不含碳，因此在未來減碳的趨勢下，氫能源受到廣泛關注。由元智大學機械工程學系副教授沈家傑帶領學生謝睿宇、曹珺傑及孫嘉宇，研發出「TiFe基氫氣純化發電組」，可在廢棄氣體中純化出氫氣，進而在燃料電池裡與氧氣反應產生電，榮獲2023台灣能「永續能源創意實作競賽」大專綠能創新組金牌。 元智大學機械系師生團隊，研發「TiFe基氫氣純化發電組」，榮獲2023台灣能「永續能源創意實作競賽」大專綠能創新組金牌。　圖／團隊提供在台灣半導體或電子業，生產過程中會產生含有雜質的餘氫。若將當中的廢氣去除，純化後的氫氣便可以循環再利用。因此，研究團隊自製儲氫合金TiFeNi，利用獨有的儲氫能力，將其置入「TiFe基氫氣純化發電組」，讓分離過後的氫氣可以重複使用，並與氧氣反應產生電。經實驗測試，該技術在廢氣中含有50%以上的氫氣時，能夠將其純化至可利用的濃度。 照片右方為「TiFe基氫氣純化發電組」燃料電池主體，將純化後的氫氣注入其中，與氧氣反應可以產生電。　圖／團隊提供由於氫氣與合金進行化學反應時，會放出大量熱能並分解成氫原子。就讀元智大學機械系謝睿宇將純化過程形容為跳棋遊戲，「當氫氣碰到合金表面的空隙時，會像跳棋般進入空隙裡面，接著滲入到更深層的部分，那金屬就會把它卡住，讓氫原子不容易跑出來。」接著，團隊對合金加熱產生分解反應，「氫氣在吸收能量後，可以擺脫合金的束縛，重新跑出來結合成氫分子。」元智大學機械系曹珺傑補充道。 研究團隊自製儲氫合金TiFeNi，可以將氫氣從工業廢氣中分離出來，並且再利用。　圖／團隊提供有別於市面上的儲氫技術需要存放在高壓鋼瓶，團隊使用的儲氫合金TiFeNi因壓力要求較低，不易有破損而大量放出氣體的危險，在使用上的安全性相當足夠。而且，相較起其他儲氫合金材料，因原物料價格高昂故成本居高不下，儲氫合金TiFeNi可大幅降低純化氫氣的成本。惟團隊坦言儲氫合金TiFeNi相較起來使用耐性更低，面對儲氫合金在純化過程中，雜質氣體會隨時間在合金表面聚集，造成阻擋氫氣無法進入其內部的問題。另外，如何讓每次純化氫氣的數量比以往更多，也是團隊目前研究發展目標之一。南臺科技大學化學工程與材料工程系暨研究所副教授蘇順發補充，可以嘗試進行氫氣與其他多種氣體的分離，例如透過化石燃料所產生的氫氣等。他建議道：「除了TiFeNi合金外，可以嘗試其他組合，例如將少數鐵置換成錳、鉻等金屬，試試其純化條件與效率。」 

【記者范莛威綜合報導】氫能源為現今社會發展綠能的重要方向，除了化石能源製造氫之外，另一種方法則為電解海水取得氫，可因此法成本較高尚未普及。國立清華大學材料所博士生沛維翠和蘇東盛，在清大材料所教授嚴大任的指導下，完成了「電漿子奈米天線搭配雙層二硫化鉬實現高效率析氫反應」論文，可讓電解海水的析氫效率提升30倍以上，進而降低製氫成本。目前現況大多以化石能源製氫，但因天然氣的成本經常浮動，和開採化石能源消耗地球資源，利用此方法製氫並非最佳，而電解水製造氫，則碰到催化劑二硫化鉬的效率低落、花費高等問題。此研究便是將奈米天線加入進二硫化鉬中，讓整套系統的效率提升。 奈米天線與二硫化鉬結合的示意圖，將奈米天線放置在二硫化鉬薄膜之下。　圖／范莛威製作利用光反應分解水取得氫的過程中，因為二硫化鉬的半導體特性、導電性及化學穩定性佳，故以其為催化劑，而在催化劑中加入電漿子奈米天線，可使二硫化鉬的光催化效應提升，便能捕捉更多的光，蘇東盛說：「就像大力水手吃了菠菜，加入奈米天線的二硫化鉬，析氫的效率就會大大提升。」此研究成果被選為國際能源期刊《前瞻能源材料》（Advanced Energy Materials）十月版的封面故事。 二氧化鉬結合奈米天線產生析氫反應示意圖，該示意圖同時被選上Advanced Energy Materials 期刊封面。　圖／蘇東盛提供在研究中最花時間的，便是構思整個概念，嚴大任說：「主要是和學生討論奈米天線的設計，以及如何最佳化它的效率，大致解釋清楚後，學生就會繼續做下去。」嚴大任也提到，研究後的成果要商業化，必須克服降低成本與奈米天線大面積生產的問題。「目前奈米天線是以電子束微影製作，成本高且時間長，未來將尋找替代製成來大面積製造。」蘇東盛補充。除了製造氫之外，如何運送且保存氫也是一大困難。在氣體中，氫氣屬於易燃氣體，高壓儲存也容易導致爆炸。且氫為無味氣體，若是洩漏在空氣中，也會難以察覺。氫能的應用範圍相當廣泛，例如：燃料電池汽車、燃料電池發電等等，且氫氣屬於環境友善能源，採用氫氣發電不會排放大量二氧化碳。立法院於2015年通過「溫室氣體減量及管理法」，將對排放溫室氣體的企業收費。蘇東盛說：「而若未來達成大量產氫的目標，相信對於未來能源的選項提供另一種選擇。」