【記者陳筱雯報導】半導體產業及電子製造業讓台灣的經濟日益高升，然而它們在賺錢的同時，也在排放含氨廢水，污染水資源。國立中央大學材料科學與工程研究所教授洪緯璿團隊與國立中山大學光電工程學系教授林煒淳團隊合作，開發出高熵奈米陶瓷觸媒，可以幫助含氨廢水分解成氫氣，在90分鐘內實現99％的氨降解率，並在工程中近乎零碳排放，這項發明獲得未來科技獎並於13日發表在《Nature》子刊《npj | Clean Water》期刊。

氫氣能源發展可分為生產面、儲存面、應用面，高熵奈米陶瓷觸媒屬於生產面的突破。將五種不同的金屬元素依比例混合即為高熵，這次材料選用的元素有鐵、鈷、鎳、銅、錳。為了讓各元素融合，洪緯璿團隊選用快速床熱解法（註一），他說：「為了要讓元素均勻的分布，必須要有能夠快速升溫、降溫的製程技術，才能製作出不同元素都散佈均勻的材料。」最後將含氨廢水或液態氨輸進電解器，使其在外加電場的驅動下，有效進行水分解及電化學氨氧化反應（註二），將氨轉換並同時生產出氫氣及氧氣。

註一：能夠快速升溫及快速降溫的製程技術，使元素在材料中能夠均勻的分布。
註二：在電解槽中施加電流，使含氨廢水在陽極發生氧化反應，產生氧氣，同時在陰極發生還原反應，產生氫氣。

國立臺灣大學環境工程學研究所教授童心欣解釋含氨廢水會導致優養化及毒害水生生物，「如果進到飲用水體系，會氧化為硝酸鹽，量大對嬰兒有毒性。」國立中央大學材料科學與工程研究所碩士生徐意淳表示，降解氨廢水的傳統做法如：中和法、化學沉澱法、氯化法等，降解氨的效率通常在 50到90％之間，有較高濃度的氨殘留，「傳統化學處理法難以有效達到汙水排放標準，希望能開發出更環境友善且高效的處理技術。」除了降解率低之外，操作複雜、成本高、耗時長也是問題。而新創的高熵奈米陶瓷觸媒，利用電解法，能夠有更高的降解率。

「在邁向2050淨零碳排放，氫能或氨能，可能就是最後要完成的一哩路。」洪緯璿說，他表示台灣自行生產的氫氣多為工業下的副產品，依然會造成大量碳排放。目前台灣技術無法自行產綠色氫氣，而氫氣在運送過程中容易溢散，因此90%都需由國外進口液態氨，再將氨轉為氫氣使用。洪緯璿認為此次發明最大的亮點是在於高熵奈米陶瓷觸媒可以將液態氨電解產生氫氣，並且近乎零碳排，讓台灣再生能源技術更進一步。

針對未來發展，洪緯璿表示目前材料還不夠穩定，會隨著時間讓效能衰退，「在使用上，我們希望能夠達到上千個小時，但現在只有幾百個小時。」團隊目前正在嘗試利用人工智慧抓出影響持續時間的關鍵條件，再用模型預測如何更改。利用每一輪人工智慧給出的結果做實驗，並把實驗結果回饋給人工智慧，模型就能提高預測的準確性。徐意淳說：「這樣能把實驗資源用在刀口上，用更少的嘗試，快速找到兼具高穩定與高效率的最佳比例。」團隊期待透過調整比例，賦予材料更好的效能，以利後續技術落地。