低溫光熱製氫的實驗室突破：液態鎵技術初探
科技產業資訊室(iKnow) - 廖雅韻 發表於 2026年2月26日
圖、低溫光熱製氫的實驗室突破：液態鎵技術初探
在全球能源轉型與零碳排放的追求下，氫氣因燃燒後僅排放水、且具有極高能量密度，被視為未來永續能源的重要載體。然而，綠氫製程可透過電解水、光催化及生物等技術生產，但仍面臨效率、成本與規模化等多重挑戰，因此亟需探索新的替代路徑以提升未來可行性與普及性。在此背景下，雪梨大學研究團隊發表於《Nature Communications》研究，提出利用液態鎵（Gallium, Ga）作為核心介質，結合海水與陽光，在低溫下即可生產氫氣的新技術，為綠氫提供了全新方向。
由於金屬鎵低熔點僅約29.8°C，使其在略高於室溫即可呈現液態，研究團隊因此將液態鎵作為製氫反應的核心介質。雖然金屬與水反應生成氫氣並非新概念，鋁即為典型例子，但鋁在反應過程中會迅速形成緻密氧化層，阻礙內部金屬持續與水接觸，除非使用高毒性助劑或極端條件，否則反應幾乎立即停止。液態鎵的流動性特性從根本上突破了這一限制，研究團隊進一步利用超音波震盪將鎵分散成微米至奈米級液滴，顯著提升反應表面積，同時增強光能吸收效率。
這項技術的核心突破在於光熱效應與液態鎵「不沾黏」表面的協同作用：當鎵液滴懸浮於水中並受到光照時，液滴能快速吸收光能，局部升溫至60–90°C，驅動鎵與水發生氧化反應生成氫氣與羥基氧化鎵（GaOOH）。生成的GaOOH會自動從液態鎵表面脫落，使反應持續進行；同時，光照在鎵與GaOOH界面產生電子-電洞對（Electron-Hole Pairs），加速電荷轉移並促進氧化反應。這種光熱驅動、不沾黏脫落與光催化加速的三重協同效應，大幅提升產氫效率。
液態鎵技術同時解決了「用什麼水」的問題。傳統電解水製氫若直接使用海水，氯離子會腐蝕電極並生成有毒副產物，因此必須先進行脫鹽處理。液態鎵技術則可直接利用海水進行反應。研究團隊以天然海水進行測試，180分鐘內產氫量已達理論極限的98.4%，且未生成氯氣等有害物質。即便海水中含有有機雜質略微吸收光能，對整體反應並無明顯影響，產出的氫氣純度仍維持極高水平。此特性使未來製氫設施能直接部署於海岸或港口，就地取水，大幅降低建設與原料成本。
循環經濟設計也是這項技術的重要亮點。鎵在反應中並非一次性消耗品，生成的羥基氧化鎵（GaOOH）可透過電化學還原回收為金屬鎵，回收率高達95%以上。從能量收支來看，生產1公斤鎵所產的氫氣蘊含約1.44 kWh能量，而將同等重量的GaOOH還原回金屬鎵則需約2.50 kWh，系統往返效率約為57.6%，總循環效率約12.9%。雖然效率數值尚不高，但作為概念驗證已具備競爭力，且相較於早期矽太陽能電池初期僅約6%的效率，仍展現出巨大的優化與提升潛力。
液態鎵製氫技術展現出可循環金屬載體、低階能源利用及分散式與儲能應用的潛力，作為概念驗證具有突破性意義。但其商業化仍受限：鎵資源稀缺且價格高昂、系統整體能量效率偏低，且鎵回收仍需電力支持。綜合而言，該技術目前仍屬實驗室階段，尚非短期可商業化，但為未來氫能經濟提供了新方向。(1129字)
參考資料：
Low temperature and rapid photothermal oxidation of liquid gallium for circular hydrogen production. Nature Communications, 2026/1/20. doi: 10.1038/s41467-026-68664-1
A Shimmering Liquid Metal Could Unlock the Future of Green Hydrogen. SciTechDaily, 2026/2/10
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