氫能技術新突破！美國大學用「開路電位」揭示材料能量奧秘

2025年1月，奧克拉荷馬大學（University of Oklahoma）研究團隊公布一項氫能技術的重大突破。他們成功測量複雜材料中的氫轉移能量，為能源儲存及可再生能源技術帶來全新可能性。編譯／Cynthia

2025年1月，奧克拉荷馬大學（University of Oklahoma）研究團隊公布一項氫能技術的重大突破。他們成功測量複雜材料中的氫轉移能量，為能源儲存及可再生能源技術帶來全新可能性。由博士生Nazmiye Gökçe Altınçekic帶領的團隊，首次應用「開路電位」（Open-Circuit Potential）技術，精確分析材料有機框架（MOF）內的能量變化。MOF的結構與能源領域常用的二氧化鈦相似。這項研究不僅為清潔能源技術提供關鍵理論基礎，也為推動低碳能源轉型邁出一步，顯示出氫能在未來能源發展中的潛力。

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美國大學有研究團隊利用「開路電位」技術，精確分析材料有機框架（MOF）內的能量變化。（示意圖／123RF）[/caption]

開路電位技術揭示氫能關鍵

研究團隊首次運用「開路電位」技術，深入分析材料有機框架（MOF）中的能量變化，成功測量氫原子與MOF表面間的化學鍵能量。奧克拉荷馬大學助理教授Hyunho Noh表示，氫化學鍵強度決定反應性，遵循「金髮女孩法則」（Goldilocks principle），化學鍵能量過低會使氫原子無法附著表面，過高則阻礙氫原子脫離。理想催化劑需達到適中化學鍵能量，才能有效促進反應進行。這項技術取代傳統試錯方式，研究過程更加系統化且精準，有助於提升清潔能源研究的效率與成果，為未來氫能應用奠定基礎。

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氫原子配置影響化學鍵能量

研究發現，MOF材料中的氫原子化學鍵能量與二氧化鈦材料存在明顯差異。研究團隊透過測量和調整MOF的化學鍵能量，找到最佳的氫化學鍵能量，並結合計算化學模擬，分析多種氫原子配置對化學鍵能量的影響。博士生Chance Lander的模擬顯示，氫原子在MOF中的配置對化學鍵能量有顯著影響，甚至推翻先前的理論假設。這項發現讓研究團隊能建立氫能材料的資料庫，為未來開發更高效的清潔能源材料提供重要數據支持，進一步推動氫能技術邁向更成熟的發展階段。

氫能技術的未來發展前景

這項研究不僅揭示氫化學鍵能量的關鍵，也展示其廣泛的應用潛力。結合MOF和二氧化鈦材料的反應性資料庫，未來的研究者能根據需求進一步優化材料特性。此外，這項技術對於實現從石化燃料轉型為低碳能源具有重要意義，並為將二氧化碳轉化為可用燃料的研究提供新突破。正如Hyunho Noh所說，這只是探索的開始，未來仍有無限可能。這項研究不僅提升氫能技術的可行性，也為解決全球能源危機提供全新的視角與方案。

資料來源：Fuel Cells Works

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