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2019-04-04 12:45 联合报 记者郭宣彣╱即时报导
清华大学工程与系统科学系教授陈灿耀从清洗眼镜的超音波机得到灵感，利用超音波在材
料表面打出极细小的孔洞，再把作为触媒的白金“镶嵌”上，做出稳定耐久、比奈米还小
的“原子级触媒”，效率提升3倍以上，突破燃料电池耐久性不足的限制，奠立下一代碱
性燃料电池的新里程碑。
陈灿耀表示，原子级触媒可让燃料电池的电流强度提高10倍，且连续工作8个月效率都不
衰退；若应用在电动车、发电厂，电池的价格可降到只要十分之一，寿命维持2到3年。此
突破性的研究成果今年2月登上国际顶尖期刊“自然通讯”（Nature Communications），
并被选为该月份的两篇能源材料焦点论文之一。
他说，燃料电池透过氧化还原反应把燃料中的化学能转换成电能的发电装置，因发电过程
中只产生水跟热，不像烧煤等石化燃料会产生大量废气污染，而被视为绿色能源的新希望
。其中，碱性燃料电池的发电效率及安全性又比酸性电池来得高，如太空船及人造卫星的
供电就是采用碱性燃料电池；但投入碱性燃料电池研究者比酸性少很多，主要是因触媒研
发难以突破。
陈灿耀表示，影响触媒效率的因素很多，大小是其中很重要的一项，同样体积的触媒颗粒
愈小、表面积愈大，氧化还原的活性愈高；但粒子太小就不稳定，效能很快就会衰退。他
思考如何能做到更小却更稳定？
陈灿耀回想，透过超音波震荡机能将眼镜清洗干净，他联想何不用超音波在铁等金属表面
，打出小的凹槽，若能达0.3奈米、可把3颗原子大小触媒稳稳落在凹槽里。此发想也成为
在金属表面稳定长出原子级材料的学界第一人。
他说，过去，在金属表面长出不同材料的方式，是先长一层，稳定后再长第二层。陈灿耀
打破规则，以每10秒钟加入一种新材料，或者只反应1到2秒即中止反应，意外找到让碱性
燃料电池阴极触媒，也同时保持氧化还原高活性与高稳定度的金钥。
陈灿耀表示，最终完成白金原子触媒使用的贵金属白金量只要1%，比一般商用触媒的35%
要低很多；且相较于传统触媒使用1周后效能即逐步衰退，原子级触媒在电流强度提高10
倍、质量电流密度提高30倍的情况下，连续工作8个月（超过32万次电压循环）效率都不
会衰退。
陈灿耀表示，日、韩等国近年积极发展燃料电池发电厂，2020年的东京奥运更可望采用燃
料电池来打造一座氢能城市；若大小仅原子级触媒一半的量子级触媒能成功研发出来，效
率将比目前的原子级触媒再提升10倍，绿能生活将指日可待。