氣候變遷及能源議題是現在面臨人類的最大考驗，而氫能是一種潔淨能源，其燃燒產物僅為水，被許多國家視為零碳能源。但是氫能轉型的關鍵是如何低價且高效地製備及純化氫氣。

薄膜中心成員、中央大學化材系張博凱副教授與日本京都大學iCeMS中心、上海科技大學、日本同步輻射研究所(JASRI)、及日本量子生命科學研究所(QST)等研究團隊共同合作研發出奈米鑽石石墨烯分離薄膜並在本月發表於國際頂尖期刊《Nature Energy》。該分離膜可以從潮濕的混合氣體中提純氫氣，這大幅地提升製氫效率和成本效益。

薄膜氣體分離技術因其低成本、低能耗和高分離效率而廣受關注。但急需尋找出適當的材料來實現氫氣純化。氧化石墨烯是一種可以分散在水中的二維材質。它可以被進一步組裝成氫氣純化的分離薄膜，達到讓分子尺寸較小的氫氣通過，同時阻隔尺寸較大的氣體分子。工業應用往往需要在非常潮濕的條件下實現氫氣分離。當分離膜暴露在潮濕環境時，帶負電的氧化石墨烯薄片會相互排斥使得水分子得以嵌入薄片之間，溶脹並最終破壞分離膜。添加帶正電的奈米鑽石可以有效的消除氧化石墨烯之間的互斥力，得到緻密防水的效果。

張博凱副教授所帶領的團隊在碳材料、電極材料、表面反應及氣體分離薄膜相關理論計算已耕耘多年，同時為中原大學薄膜技術研發中心核心成員之一。透過中心與京都大學簽屬備忘錄進行實質學員交流，已有多名中央大學研究生前往iCeMS中心進行研究並逐漸擴大合作深度。

更多研究相關資訊請參考:

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00946-y