2026/07/06 利用廢熱製造潔淨燃料的新型氫能技術取得突破性進展

引用來源：https://www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260601025345.htm
『參考要點』：由伯明罕大學與北京科技大學合作開發的鈣鈦礦催化劑，可在遠低於傳統熱化學水分解的溫度下產生大量氫氣，並在多次循環中維持穩定性，同時顯示出良好的成本優勢與可行性。
新開發的催化劑有望大幅降低氫氣生產的成本與溫度需求，為更潔淨且可在當地生產的燃料開啟新的發展契機。
突破性的氫氣生產技術有望讓潔淨燃料的生產變得更便宜且更容易取得。來自伯明罕大學的研究團隊開發出一種以鈣鈦礦為基礎的催化劑，能在遠低於現有技術的溫度下將水分解為氫氣，未來可能讓工廠、鋼鐵廠、水泥廠及再生能源設施利用廢熱來生產有價值的氫氣。

一種新的低溫催化劑有望讓氫氣生產更便宜、更潔淨，並更容易部署在再生能源與工業設施附近。

來自伯明罕大學的研究人員開發出一種新的低溫氫氣生產方法，有望讓這種潔淨燃料的生產更便宜且更具實用性。該技術既可用於大型集中式設施，也可應用於較小型的在地系統，主要是利用工業作業產生的廢熱來進行生產。
氫是宇宙中最豐富的元素之一，也被廣泛視為重要的潔淨能源來源。作為燃料使用時，氫只會產生水與熱，而不會產生二氧化碳及其他與化石燃料相關的污染物。氫也可以作為燃料電池以產生電力。儘管具有這些優點，目前全球約95%的氫氣生產仍然依賴化石燃料。
 
新型催化劑大幅降低氫氣生產所需要的溫度
一種有潛力的氫氣生產方式，是透過熱化學水分解來進行，這是一種利用催化劑將水分解為氫氣與氧氣的過程。現有的熱化學系統需要極高的溫度。水分解通常發生在700–1000°C，而催化劑再生步驟在開始下一個生產循環之前，往往還需要1300–1500°C的溫度。
來自伯明罕大學化學工程學院的丁玉龍教授（Yulong Ding）所領導的研究團隊證明，透過使用鈣鈦礦催化劑，可以大幅降低這些反應所需要的溫度。
根據發表於國際氫能期刊的研究結果，這種新型催化劑能在150–500°C的溫度範圍內產生大量氫氣。此外，它也可以在700–1000°C的溫度下進行再生，比目前的方法低約500°C。
丁教授表示：「整體製程所需要的較低溫度，有可能使氫氣能夠在再生能源發電廠附近生產，而鋼鐵、水泥、玻璃及化學等基礎工業部門也擁有大量廢熱，可被用作低溫氫氣生產的熱能來源。如果氫氣在當地使用，將能克服儲存與運輸所帶來的障礙，從而在不需要昂貴基礎設施的情況下推動氫燃料的應用。」
 
相較於綠氫與藍氫的潛在成本優勢
研究人員也進行初步的經濟分析。他們的結果顯示，使用這種新型鈣鈦礦催化劑進行水分解所生產的氫氣，其成本可能低於綠氫（透過電解水製得）與藍氫（由甲烷製備並結合碳捕捉與封存技術）。
在再生電力成本相對低廉的地區，例如：澳洲等國家，其經濟效益顯得尤其明顯。
該計畫由北京科技大學（USTB）合作進行，伯明罕大學目前正致力於在英國與歐洲地區將該技術商業化，伯明罕大學企業部門已經針對BNCF催化劑用於低溫水分解的應用提出專利申請，並正在尋求合作夥伴，以進一步推動該技術的發展。
為什麼熱化學水分解很重要
雖然氫是宇宙中最豐富的元素，但在地球上，純氫氣並不常見。相反地，氫通常會與其他元素結合的形式存在，最常見於水以及碳氫燃料中，例如：天然氣、煤與石油。要生產氫氣就必須將這些化合物分解開來。
目前主流的生產方法是蒸汽重整，其透過將氫氣從甲烷中分離來製造氫氣。這個製程約占全球氫氣產量的近一半。然而，它也會產生二氧化碳，除非額外加入碳捕捉與封存系統，否則其環境效益將受到限制。
電解水提供了一種較潔淨的替代方式，因為它利用電力將水分解為氫氣與氧氣。然而，它的成本仍高於以甲烷為基礎的生產方式，目前僅能供應全球約4%的氫氣需求。
其他新興方法則依賴光驅動反應，從水中產生氫氣。雖然具有潛力，但這些光子技術仍處於早期發展階段，並在效率、可擴展性與成本方面面臨挑戰。
 
鈣鈦礦催化劑如何運作
鈣鈦礦是一種具有晶格狀結構的材料，能夠將氧吸收進其結構中，並協助分解含氧化合物。
伯明罕大學的研究團隊聚焦於一類特定的鈣鈦礦材料，稱為BNCF鈣鈦礦，其中由鋇、鈮、鈣與鐵組成。這些材料相對豐富，不需要複雜的製造過程，而且不含有毒成分。
研究人員發現，BNCF鈣鈦礦吸收氧氣的溫度遠低於過去的認知。在接受測試的材料中，一種名為BNCF100的材料展現出最佳的性能。
研究顯示，BNCF100能在比現有水分解催化劑更低的溫度下進行再生，並且在超過10個生產循環中持續產生氫氣。X射線繞射分析顯示，在測試過程中該材料的結構幾乎沒有明顯變化，顯示出良好的穩定性。
丁教授表示：「研究顯示，一種催化劑能在相對較低的溫度下產生大量氫氣，而初步的技術經濟分析顯示，相較於既有的藍氫與綠氫生產路徑，這種方法更具成本效益與可行性。」