【大纪元2026年02月02日讯】（大纪元记者袁世钢台湾高雄报导）氢燃料电池被视为成为迈向2050净零排放的关键，但核心材料“质子交换膜”长期有高成本、低效能瓶颈，使其应用发展受限。为此，中山大学光电工程学系研发出新型质子交换膜，导电率较业界标准提升逾一倍，兼具低成本、无毒等优点，可应用于氢能车、半导体余氢回收等。
“质子交换膜”是燃料电池中的核心元件，就像是一条“高速公路”，让质子快速通过的同时，阻隔电子与其他气体，其品质好坏决定了整个系统的发电效率与稳定度。然而，目前业界普遍使用的杜邦“Nafion 211”薄膜，具有在高温环境下导电率下降、材料尺寸不稳定、合成制程复杂，以及成本高昂、降解过程可能产生有毒物质等问题，使应用发展长期受限。
中山大学光电工程学系教授黄文尧说，若要让燃料电池真正走入交通、产业与日常生活，关键就在于打造一条跑得更快、更稳定，且不污染环境的“质子高速公路”。他与同系教授张美濙的研究团队经多次材料设计与实验，成功研发出2款新型质子交换膜“SYS7-H”与“SYS7-L”。
研究结果显示，“SYS7-H”与“SYS7-L”的质子导电率分别较“Nafion 211”提升102％与88％，代表质子移动速度大幅加快，电池的能量转换效率与输出功率同步提升，且具备优异的瞬间负载能力。此外，在热稳定性、机械韧性、尺寸稳定性与水分吸收行为等关键指标上，皆优于传统材料，更重要的是其生产成本较低，且制程中不会产生任何有毒物质。
而其应用潜力，不仅止于燃料电池。黄文尧表示，几乎所有化学电池模组中都需要隔离膜，只要具备良好的传导特性与稳定度，就能广泛应用于各类电池与能源系统，为氢能、储能与电池技术带来全面升级。以氢能交通为例，去年底高雄楠梓与台南树谷已设立加氢站，显示台湾正逐步朝氢能运输迈进，材料技术的突破将成为关键推力。
在半导体产业中，氢气纯化同样是迫切课题。黄文尧指出，半导体制程使用的EUV极紫外光曝光机需消耗大量氢气，制程结束后的废气多半直接排放，造成碳排放问题；但透过质子交换膜技术，可有效回收废气中的余氢并加以纯化，重新用于燃料或电池系统，达到发电、发热与减碳的多重效益。在储能应用上，新型质子交换膜亦可用于钒液流电池。
黄文尧透露，这2款新型质子交换膜已引起业界高度关注，团队已与欣缘科技公司展开产学合作，并布局部分专利，同时与威杰能源及创福新材料公司等氢能燃料电池产业链伙伴进行协作，目标于2027年推动大规模商业化量产。◇
责任编辑：陈玟绮
