把血紅素的「氧氣轉換術」搬進能源設備

在燃料電池、水電解、金屬空氣電池等「下一代能源設備」裡，最關鍵也最昂貴的一環，往往是負責氧氣反應的觸媒。傳統上多仰賴鉑等白金族金屬（PGM），不但成本高、供應鏈集中，開採與精煉也伴隨可觀的碳排與環境負擔。

自然界其實早就有一套「不用稀有金屬、卻能高效處理氧氣」的做法，那就是人體紅血球中的血紅素。血紅素的 heme 結構以鐵原子為核心，能讓氧分子（O₂）被「暫時抓住、再適時放開」，支撐身體內部一連串氧化還原反應的能量利用。

日本東北大學衍生新創 AZUL Energy把這個概念工程化：他們不嘗試複製整個 heme（太複雜、難量產），而是專注模擬血紅素的一個區域—FeN4 活性位點，這是血紅素結構和催化功能的核心，研究人員以更耐用、可合成的分子骨架去重現其幾何與功能。

AZUL Energy 的做法是以更耐久的酞菁（phthalocyanine）框架取代天然 heme 較脆弱的卟啉（porphyrin）框架，並加入「aza」結構以降低分子聚集、進一步提升表現與耐用度。其 AZUL 色素分子可在碳載體表面形成單分子層高密度吸附，讓類似 heme 中心金屬的活性位點能「排得很密、又不互相干擾」，用於氧氣還原反應（ORR）等電化學反應。

在產業化路線上，AZUL Energy 將 AZUL 觸媒定位為「無稀有金屬、但可接近白金觸媒活性」的關鍵材料：可用於燃料電池、水電解（製氫）、以及長時儲能（LDES）所需的金屬空氣電池。公司也提出其材料可用一般化學合成流程製造，並宣稱相較白金觸媒具更低成本與更低製造碳排的潛力。

AZUL Energy 已從材料研發走到應用驗證與產品化。他們建構了200+ 觸媒分子庫，能依 ORR/OER/HER 等不同反應設計分子，並提供從碳載體選型、墨水分散與塗佈、片材化到電池 cell 初期測試的端到端支援。近期（2026 年 1 月），AZUL Energy以金屬空氣電池（產品名 Ferion）投入城市情境示範：用於仙台市街樹燈飾供電，並作為防災用「混合空氣電池系統」的實證與原型開發計畫一部分；也將陸續展示可長期保存、安全、環境友善的非常用電池解決方案。

AZUL 觸媒的應用版圖也在擴張，公司與東北大學研究團隊合作，將其相關的鈷系觸媒（如 CoTAP）用於 CO₂→CO 的資源化轉換，並報告高效率與相對於既有觸媒的活性提升，顯示其分子設計方法可延伸至碳循環等方向。

接下來的產業化關卡將落在量產與品管一致性、觸媒在電極中的長期穩定性、與系統廠（電池/燃料電池/電解槽）整合的壽命與安全驗證，以及在不同市場（防災、儲能、氫能、碳循環）各自對應的法規與採購門檻。

資料來源：AskNature（AZUL Energy, hemoglobin-inspired catalyst）；AZUL Energy 官網 About/Technology/Service & Product。