工業技術研究院

技術簡介

本技術係透過改良陰離子交換膜電解槽中之關鍵電極組件，建立具低成本與量產潛力的非貴金屬 NiFe 合金觸媒陽極電極技術。透過材料合金化設計與製程優化，提升電極導電性並有效降低產氧反應所需過電位，使非貴金屬電極在效能表現上可與既有貴金屬觸媒競爭。在製程面，改良後之電極應用於準商用面積，已完成電極批次製作於千瓦級電解槽驗證，顯示良好的一致性與再現性，並與多模組電解槽系統整合測試；結果顯示整體電解效率與功率輸出明顯優於基準設計，驗證其於實際電解製氫系統中的應用潛力。

Abstract

This technology enhances key electrode components in anion exchange membrane (AEM) electrolyzers by developing a low-cost, scalable non-precious NiFe alloy anode catalyst. Alloy design and process optimization improve conductivity and reduce oxygen evolution overpotential, enabling performance comparable to precious metal catalysts. Pilot scale fabrication and kilowatt-scale system validation demonstrate good reproducibility and improved efficiency, confirming its practical potential for water electrolysis hydrogen production.

技術規格

電解槽及其組件，單一電解槽功率≥5kW，電解槽電流密度≥850 mA/cm2 ＠1.95V。

Technical Specification

Electrolyzer and components: power consumption ≥5 kW and a current density of ≥850 mA/cm² at 1.95 V.

技術特色

本技術以高效率陰離子交換膜（AEM）電解槽之開發為核心，針對限制電解槽效能與放大量產的關鍵瓶頸——產氧電極組件進行系統性改良。透過非貴金屬鎳鐵系觸媒電極之設計與製程優化，建立兼具高導電性、低產氧過電位與長時間穩定性的電極組件技術。研究上由小面積電極之電化學分析與結構鑑定出發，釐清觸媒組成、微結構與製程參數對電極反應行為之影響，並進一步發展可放大量產之噴塗型大面積電極墨水。所開發之電極已成功整合至單電解槽與 kW 級多電池電解槽系統中，於高電流密度操作下展現優異的電解效率、批次一致性與系統穩定性，驗證本技術透過電極組件改良有效提升電解槽整體性能，具備實際製氫系統應用與產業化發展潛力。

應用範圍

本技術可廣泛應用於各類水電解製氫系統，涵蓋陰離子交換膜（AEM）及鹼性電解槽，適用於中小型實驗室模組至準商用及多電池堆疊系統。其優異的電化學性能與量產潛力，使其可應用於綠氫生產、再生能源耦合製氫（太陽能、風電）、工業用氫供應及儲能系統，同時可作為本土電解槽核心模組，支援產業自主化與成本降低之需求。

接受技術者具備基礎建議（設備）

電極製備相關設備（如噴塗、塗佈及乾燥/熱處理設備）、前驅物材料處理與合金化設備、單電解槽及多電池電解槽組裝與測試平台、基本電化學測試與性能驗證設備（電流-電壓極化測試、電解效率測試等）、適用於批次製程控制與量產驗證之品質管控設備。

接受技術者具備基礎建議（專業）

具備電化學或材料相關背景，熟悉水電解槽或電極製程原理、能操作電解槽系統及進行性能測試與數據分析、具有製程量產化、品質管控與批次一致性管理能力、具備系統整合與應用設計能力，能將電極技術整合至多電池堆疊模組、對綠氫製造及儲能系統具基礎理解者佳。

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