新型陰極突破水電解關鍵挑戰　助力潔淨能源發展

香港城市大學（城大）科研團隊研發出一種全新陰極，具備更強抗電力波動的能力，有望令（海）水電解更具可持續性與成本效益，並更適合在實際應用中與間歇性可再生能源配合使用。

即使在太陽能或風能等電力供應波動的情況下，該系統仍能穩定運行長達10,000小時，持續時間較過往大多數方法更持久，有助實現零碳未來。

材料科學與工程學系的劉彬教授表示：「我們的研究主要針對間歇性鹼性（海）水電解過程中，所出現的氧化與效能衰退問題，例如反向電流、自我氧化、自我放電及氧氣穿透等，並透過在電極表面添加特殊保護層來解決。」

相關研究成果已於《自然》（Nature）期刊發表，有望推動（海）水電解的發展更具規模、更實用。

劉教授補充：「該技術可在工業級電流水平下運行，且能承受苛刻條件，因此適合大規模應用，是專門為解決實際應用中的科學難題而設計。」
 
這種具自我修復功能的陰極可解決反應器工程中的一項關鍵挑戰：在能源供應不穩定時，例如陽光不足或風力減弱等，仍能維持電解器穩定運作。當陰離子交換膜與鹼性電解器接入波動的可再生能源時，這項技術有助減緩電極劣化問題。

更重要的是，這項研究突顯了電解器在現實且多變的工作條件下常被忽視的問題，並顯示有必要攜手應對間歇性電解的技術與科學挑戰。

劉教授續稱：「這項研究為打造更具韌性的系統奠定基礎，亦將加速綠氫產業的發展。」

此外，未來應用於化學與燃料合成的電催化系統，如氧還原反應、二氧化碳還原反應與氮還原反應，在與可再生能源結合使用時，也將面臨類似的啟停問題。

目前在波動條件下水電解所取得的研究成果，可進一步應用於上述系統，協助確保未來各類電化學技術能有效整合至可再生能源電網，進而加速實現零排放。

「這項研究讓我們更接近以綠氫驅動的潔淨與可持續能源，有望在交通、家庭等領域取代化石燃料。這將推動實現一個以潔淨能源為核心的未來──這類能源既可負擔、易取得，亦普及於大眾，進而促進全民健康、強化環境保護，並創造綠色就業機會，」他補充道。

這個項目亦展現了城大在促進與業界及區域大學建立具成效合作夥伴關係的優勢。參與今次項目的科研人員分別來自以下機構：
1.    北京化工大學化學學院化工資源有效利用國家重點實驗室
2.    國家電投集團氫能科技發展有限公司
3.    北京化工大學軟物質科學與工程高精尖創新中心
4.    北京化工大學有機–無機複合材料國家重點實驗室
5.    香港城市大學材料科學與工程學系、化學系、香港清潔能源研究院、超金剛石及先進薄膜研究中心