研發服務平台亮點成果獎─佳作獎
亮點成果：融合理論建模與實驗創新以推動新興燃料電池技術發展
使用平台：國家高速網路與計算中心「台灣杉二號AI超級電腦」

在全球淨零碳排的浪潮下，燃料電池再度成為能源革命的焦點。從各大車廠爭相投入電動車、到科技公司前往各地積極布局數據中心，燃料電池已在這些場域擔任不可或缺的重要角色。這項科技不僅為全球能源轉型提供可行的替代方案，如今更將以嶄新的面貌推動更廣泛的應用前景。

燃料電池是一種電化學裝置，能直接將燃料的化學能轉換為電能，且過程中無須燃燒，這使得燃料電池同時具備高效率和低排放的優勢。其中，固態氧化物燃料電池（solid oxide fuel cell, SOFC）日益受到科學界的關注。根據電解質材料中所傳導的電荷載子類型，SOFC 可分為兩類：氧離子傳導固態氧化物燃料電池（O-SOFC）與質子陶瓷燃料電池（protonic ceramic fuel cell, PCFC）。SOFC雖做為運作效率極高的潔淨能源技術，但在面對特定燃料與環境條件時，仍存在耐久性不足的挑戰；而PCFC同樣具有高效且低污染的特性，但也面臨材料穩定性不足、成本過高等商業化瓶頸。

大幅延展材料穩定性

國立陽明交通大學光電系統研究所教授崔容滿，著眼於SOFC的巨大潛能，長期投入SOFC的相關研究。自20多年前，當他在美國埃默里大學（Emory University）取得博士學位後，便於喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的博士後研究中開啟了研究燃料電池的熱情。在求學與研究路途上，他從家鄉韓國，歷經任職於美國、沙烏地阿拉伯等地研究機構，並於2019年來到臺灣後，將累積的豐富經驗與熱誠，為SOFC帶來眾多突破性的進展。

崔容滿指出：「我們結合先進的電腦模擬與實驗，設計出新型的SOFC材料。」他利用多尺度建模（multiscale modeling）提升SOFC的耐久性和催化活性，使其能適用氫氣、氨氣、氣態或液態碳氫化合物等多種燃料，讓電極能抵抗二氧化碳、水蒸氣和鉻等反應過程中產生的污染。其中，團隊更開發出新型的陰極，使SOFC具備高氧化還原反應活性與強大的抗二氧化碳能力，同時，製作的陽極可在無水甲烷中運作數百小時而不產生積碳或快速劣化，顯著延長SOFC的使用壽命與穩定性。

針對下一代燃料電池的潛力股PCFC，崔容滿解釋，PCFC與儲存固定能量、需要充電的電池不同，只要持續供應燃料，PCFC就能不間斷地發電。特別是PCFC的運作溫度比傳統O-SOFC低，且傳導的是質子而非氧離子，這能加快電池的反應效率，尤其適用於氨燃料，這正是目前的研究重點。在他與團隊的共同努力下，顯著地提升了PCFC的性能，並兼容更多元的燃料，同時具備更高的耐久性，更加貼近實際的應用需求。

高效能運算推動實驗進程

崔容滿在SOFC研究上能夠獲得長足進展，很大程度仰賴於複雜的模擬過程，透過高精度的運算結果，讓團隊更深入了解電池材料的催化活性、穩定性、電子結構以及表面反應機制等關鍵細節，進而有效篩選材料與分析實驗數據。

在進行模擬過程中，需要耗費大量的運算資源，對於甫至臺灣的崔容滿而言，要建置符合需求的高效能電腦系統並不容易。而國家高速網路與計算中心（簡稱國網中心）為研究人員提供的高效能運算設備和軟體支援，不僅為崔容滿團隊提供足夠的分析資源，也大幅節省研究經費，並在國網中心研究人員楊安正等人與客服人員專業且迅速的協助下，使他能夠更專注於研究主題。

透過國網中心的服務，崔容滿採用Materials Studio作為研究主要運算平台，「國網中心的支援讓我在建置實驗室的初期，得以不間斷地進行模擬，時至今日，這項支援對我的研究仍然至關重要。」Materials Studio已然成為崔容滿進行資料前處理、後處理等分析的主要模擬工具之一，他也透過 Materials Studio 來設定模擬狀況、進行初步測試，將最終數據用於發表論文，並在國網中心的支援下，「我們得以在原子層級設計材料、快速驗證想法，並將理論預測與實驗成果緊密結合。我對國網中心提供的協助深表感激，從我到臺灣開始工作以來，他們就扮演著關鍵的角色。」

跨越國界面對能源挑戰

基於對SOFC的研究成果，崔容滿未來將會應用機器學習於材料設計上，透過人工智慧的力量，可望更有效地進行模擬工作，並提出性能更優異的材料，進一步提升燃料電池的性能和耐久性。

一路走來，崔容滿突破語言與國家的障礙，「身為一位非華語研究者，我與家人搬遷到臺灣是一項重大挑戰。這座榮譽的獎項不僅肯定了我的研究成果，也認可了我和家人共同走過的這段旅程。」同時他也十分感謝合作夥伴的支持，包括美國喬治亞理工學院教授刘美林（Meilin Liu）、中國華南理工大學教授陈宇（Yu Chen）和美國能源部布魯克黑文國家實驗室（US DOE Brookhaven National Laboratory）學者佐々木弘太郎（Kotaro Sasaki）等。崔容滿堅信，唯有透過堅實而可靠的合作關係，才能共同克服全球的能源挑戰。