美國3M將在日本推展採用離子交換膜之固體高分子型(PEM)水電解裝置,期透過降低貴金屬使用量與性能提升,促進氫能應用發展。3M已於2026年1月量產新型「3M奈米結構化銥觸媒E570」,可將關鍵貴金屬銥的用量降至以往的一半至最多4分之1,並提升了反應均一性、長期穩定性及耐久性。
PEM水電解具備可因應再生能源波動的彈性運轉能力,適合搭配太陽能與風力發電,且具有設備小型化、高輸出等優勢,被視為製造業減碳、分散式能源系統及緊急備用電源的重要技術。然而,PEM水電解陽極(氧氣析出極)須使用稀有且昂貴的銥,成為制約氫氣製造成本與供應穩定性的重要因素。
3M在美國能源部(DOE)支持下,結合奈米技術與材料設計能力,開發了多款低銥觸媒,最終選定與客戶設備相容性最佳的E570進行量產。此觸媒以數微米長的棒狀有機晶體為基材,表面鍍覆薄層銥形成奈米結構,可在降低載量的同時維持足夠膜厚與反應面積。相較既有厚塗層觸媒易出現反應死區,奈米結構設計可提升反應均勻度,進而改善壽命與可靠性。
目前日本市場由水電解系統廠商、電解膜製造商及觸媒塗布用墨水(Ink)業者等共同推進評估與技術整合。3M透過與產業鏈各方合作,協助依據設備設計與量產條件進行最佳化調整。日本政府於2023年修訂《氫能基本戰略》,提出15年內官民合計投資15兆日圓,並設定2030年前水電解設備領域全球市占達10%的目標。3M期望藉由E570在降低稀有資源依賴與提升系統可靠性的優勢,加速PEM水電解技術的商業化與普及。