比利時微電子研究中心（imec）與其合作夥伴比利時天主教魯汶大學（KU Leuven），宣布一項重大研究結果：奈米網格結構可望用於能源相關應用的量產製程，例如電解槽、燃料電池與蓄電池。該研究團隊開發了一種由互連奈米導線組成的3D結構，可作為電化學燃料電池的獨立式電極。這些研究成果已發表於期刊《Materials Today Energy》，並證實了與傳統的鎳基平面電極相比，導入這些奈米結構能使能量密度增加100倍。

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量產綠氫（green hydrogen）與綠能碳氫化合物（green hydrocarbon）對產業去碳化來說越來越關鍵。目前業界有兩種百萬瓦級的製氫技術：典型的鹼性水電解法（AWE）與質子交換膜電解法（PEW）。然而，這兩項技術在量產綠氫方面都面臨了挑戰，仍待進一步提升競爭力。

比利時微電子研究中心（imec）與魯汶大學（KU Leuven）開發了一套由互連奈米導線組成的3D結構。這些奈米網格結構結合了高孔隙率與超高比表面積的特性，提供大量的反應位點。因為具備特殊的材料特性，它們也適用於各種電化學應用，包含電解作用；還能透過電鍍來製造，一種可量產的製程，所以與目前使用的金屬泡沫相比，成本更低。

到目前為止，多孔洞的奈米網格需要無孔洞的輔助基板來提供所需的機械強度。但為了實現備受矚目的應用，使其成為燃料電池的獨立電極，就必須確保氣體試劑與產物能在奈米網格自由流動。因此，這些奈米導線必須借助一種可從各處進入的孔洞結構。

imec的研究團隊探索了單晶片整合的鎳材奈米網格，並搭配一種開放式的網狀支座，目前已經發表研究成果。這套經過改良的奈米網格結構能有效引入或移除反應位點上的氣體試劑和產物。在實驗中，他們證實了這種奈米網狀結構具備與理論幾乎相符的表面積，與傳統的鎳材平面電極相比，這能實現百倍密度。實驗結果也肯定了這種3.5μm的薄膜奈米網狀電極在產量與轉換效能方面的潛力。

imec業務發展經理Bart Onsia表示：「為了在空間受限的離岸風電廠實現綠氫量產，我們必須開發出高效率的緊湊型電解槽。我們的研究成果對新型電解槽元件的發展提供了不錯的進展，我們也致力於持續投入在這方面的研究，以推動邁向永續未來的轉型。」

imec研究員與比利時天主教魯汶大學（KU Leuven）兼任教授Philippe Vereecken表示：「我很高興我們能進一步改良我們的奈米網狀材料，並展現其商用潛能。我們目前展示的試驗選用了鎳材來製氫，就這塊領域，我們在Hyve聯盟中與比利時法蘭德斯技術研究院（VITO）合作，該聯盟以高成本效益與具永續性的百萬瓦級製氫為目標。」

參與歐盟居里夫人人才培育計畫的博士後研究員Nina Planckensteiner也投入了這項imec研究，她進一步說明：「這種奈米網狀結構還具備多功能，提供更多的材料與應用選擇。例如，我們可以在氣體擴散電極（GDE）選用銅或是銀來實現減碳。我們很樂意持續探索奈米網狀結構的潛能，開發各種電化學應用。」