一、前言
世界經濟論壇（World Economic Forum, WEF）於2025年6月發布「Top 10 Emerging Technologies of 2025」報告，透過人工智慧趨勢分析及專家團遴選出備具前瞻性、跨領域且可產生重大社會影響和經濟效益的十大新興科技，涵蓋生物學、人工智慧（AI）、能源系統、材料科學等領域。十大新興科技分別為結構電池複合材料（Structural Battery Composites, SBCs）、鹽差能發電系統（Osmotic Power Systems, OPS）、先進核能技術（Advanced Nuclear Technologies, ANT）、綠色固氮（Green Nitrogen Fixation, GNF）、基因工程活體療法（Engineered Living Therapeutics）、GLP-1類藥物治療神經退化性疾病（GLP-1s for Neurodegenerative Disease）、自主生化感測（Autonomous Biochemical Sensing）、奈米酵素（Nanozymes）、協同感測（Collaborative Sensing）、生成式浮水印（Generative Watermarking）。

以下主要簡述能源領域的四大新興科技(如圖一)：結構電池複合材料（Structural Battery Composites, SBCs）、鹽差能發電系統（Osmotic Power Systems, OPS）、先進核能技術（Advanced Nuclear Technologies, ANT）、綠色固氮（Green Nitrogen Fixation, GNF）。

二、結構電池複合材料（Structural Battery Composites, SBC）
(一)技術創新： 
相較於傳統電池僅嵌入結構內部作為單一能源儲存功能不同，結構電池（SBC）將儲能功能直接整合至結構材料中，例如車輛或飛機的本體結構，使電池同時具備承重與儲能功能，能大幅減輕交通工具重量並提升能源效率。結構電池常用碳纖維（carbon fiber）、環氧樹脂（epoxy resin）等高強度、輕量化複合材料，並透過3D列印等技術優化設計，以提升表面積和結構強度，進而提高整體效率。

(二)發展現況：
目前SBC仍處於商業化初期階段。儘管電動車輛已開始將電池整合為部分車輛結構，SBC的發展目標是使所有形狀和尺寸的車身面板兼具結構和儲能功能。此外，Airbus正嘗試將 SBC 技術應用於飛機機身，學術界也在持續開發更高效的新材料與製造方法。

(三)技術效益：
結構電池融合材料科學與能源技術，其創新潛力預計在未來十年內將重塑多個產業的基礎設施、能源儲存和產品設計。該技術產生的效益包含減少結構材料的使用量，可降低製造成本並提高燃油效率與續航力，如車輛重量減少10%可提高燃油效率6%至8%，增加70%的電動車續航力。航空領域則有望在1500公里飛行中提高15%的燃油效率。透過創新的循環設計，促進材料的回收再利用，有助於航空和運輸等產業實現永續經營。此外，SBC改變各國對能源基礎設施和技術主權的看法，除可增加關鍵能源材料供應鏈的多元化和去中心化，並可藉由能源與結構的結合，創建更具韌性和適應性的基礎設施系統。

(四)未來挑戰：
儘管SBC具有發展潛力，但要實現大規模應用，仍需克服材料科學、製造、回收與法規等多重挑戰。例如，提高能量密度、確保材料長期使用下的穩定、安全與耐用、提升高性能複合材料的成本效益，以及重新建立監管機制與回收策略。

未來，可進一步與主要運輸製造商(汽車、航空、船舶)合作開發特定產業的示範平台，以量化減重、續航里程提升和結構完整性等效益。同時，建立專業製造能力，結合電池製造專業知識與先進複合材料製造技術，以應對結構電池的生產挑戰 。

三、鹽差能發電系統（Osmotic Power Systems, OPS）
(一)技術創新：
鹽差能發電系統（Osmotic Power Systems, OPS）是一種利用鹽分濃度差異來產生電力的可再生能源技術。主要技術包含壓力遲滯滲透法（PRO, Pressure Retarded Osmosis）與反向電透析法（RED, Reverse Electrodialysis），前者利用水從低鹽度環境流向高鹽度產生的壓力差，推動渦輪機產生電力；後者則利用離子交換膜，讓正負離子朝不同方向流動，直接形成電流。

(二)發展現況：
OPS的概念早在 1975 年就已提出，但囿於薄膜技術的限制，未能擴大應用。伴隨材料科學的快速發展，目前鹽差能發電系統已從實驗室試驗階段進入商業化電廠開發。例如，丹麥公司 SaltPower 自2015年起，利用地熱場所湧出的高濃度鹽水發電；法國Sweetch Energy 公司研發出高效能的奈米薄膜INOD（Ionic Nano Osmotic Diffusion），發電量約可達 20 W/m²至25 W/m²，其位於法國隆河（Rhône River）與地中海交匯處的先導電廠 OsmoRhône，已進入實際發電與技術驗證階段¹。 

(三)技術效益：
OPS整合能源生產與水資源管理，不受天候影響，且發電過程碳排極低，並可促進沿海、河口等地區能源自主與韌性。其潛在年發電量達 5,177 TWh（約占全球電力需求五分之一），具備規模化潛力。除了能源生產，還可同時淨化水資源和回收的礦物質，如在海水淡化過程中回收鋰等關鍵資源，提高整體效率與經濟性。

(四)未來挑戰：
早期的OPS面臨薄膜易受生物、化學污染，和高性能膜材料與系統設計成本高昂的問題，儘管近年技術已有進展，仍需進一步技術突破與擴大規模驗證。

未來，可進一步透過公私部門合作建立示範項目，推動多元場域示範與商業模式創新。同時，簡化許可程序並進行有效的環境與社會影響評估，透過教育計畫展示潔淨能源生成和水管理的雙重效益，以提升社會接受度。

四、先進核能技術（Advanced Nuclear Technologies, ANT）
(一)技術創新：
先進核能技術包含：
1.新型反應爐：如第三代改良型壓水式反應爐（Generation III+），並採用耐事故燃料（accident-tolerant fuels）和優化安全系統；第四代反應爐（如高溫氣冷爐、熔鹽爐、快中子爐等）採用替代冷卻劑（如熔鹽、液態金屬、氣體），可在更高溫度與低壓下運作，簡化反應爐設計並提升效率與安全性。
2.小型模組化反應爐（Small Modular Reactors, SMR）：可於工廠製造、現場組裝，單一機組容量較傳統反應爐小，可避免傳統反應爐的高成本和漫長設計週期，適用於分散式發電。
3.核融合技術（Nuclear Fusion）：核融合是氫原子融合形成氦原子的過程，會釋放出巨大的能量，儘管目前尚未商業化，但其技術有機會在10年至20年內成熟。

(二)發展現況：
目前，各國正在投入大量預算，推動先進核能技術發展，如阿拉伯聯合大公國 (United Arab Emirates) 目標在 2050 年前實現一半電力來自核能和再生能源；近年來美國啟動核能建設，並簡化許可程序及強化供應鏈 ²。此外，為了加速先進核能和SMR的部署，世界經濟論壇與埃森哲（Accenture）於2024年發布「加速先進核能和小型模組化反應爐部署的協作框架」（A Collaborative Framework for Accelerating Advanced Nuclear and Small Modular Reactor Deployment），透過協作來克服部署先進核能技術所面臨的挑戰，並加速其應用。

(三)技術效益：
核能被視為低碳、穩定且可持續輸出的電力來源。預計至2030年前，先進核能技術（Advanced Nuclear Technologies, ANT），特別是SMR及氣冷式反應爐，將重新定義電力傳輸方式，應用範圍擴展到傳統大型電廠無法觸及的地區，並提供高溫製程所需熱能以推動工業脫碳。

(四)未來挑戰：
儘管全球核能發電的裝置容量預估至2050年前將快速倍增，但先進核能技術的發展仍面臨一些挑戰。例如大型核電廠高昂的建置成本、第四代反應爐及核融合等仍處於研發或示範階段、供應鏈與人才缺口、核廢料處理與社會接受度，以及數位化後的資安威脅。

未來，可進一步啟動以社區為中心的安全示範，透過透明的示範和社區參與來提高公眾信任，並加速先進技術原型測試，以驗證其安全系統和操作效率。

五、綠色固氮技術（Green Nitrogen Fixation, GNF）
(一)技術創新：
綠色固氮（Green Nitrogen Fixation, GNF）是以低碳、永續方式將大氣中的氮氣轉換為氨，用於肥料和能源的創新技術。目前傳統的哈伯法（Haber-Bosch）製程需要高溫（400-500°C）、高壓（比地球大氣高130-150倍），並且主要使用天然氣作為氫氣來源，過程中會產生二氧化碳。
綠色固氮技術包括：
1.生物基方法（Bio-based approaches）：利用基因工程改造的菌株和酶，模仿自然固氮機制，直接將大氣氮轉化為氨。
2.仿生催化（Bio-inspired systems）：透過無機多金屬氧酸鹽或陰離子金屬氧化物簇模仿酶的功能，提升反應效率。
3.電化學技術（Electrochemical technologies）：以再生能源供電，透過鋰作為媒介將氮氣轉化為氨。
4.綠氫生產：使用綠色氫氣（而非天然氣）生產氨。

(二)發展現況：
近80%的工業化生產氨用於肥料，且預計到2050年，超過30%的全球海運燃料可能來自無碳氨。此外，中國目前占全球氨產量的30%，在地緣政治風險下印度和中東國家也準備擴大產能。

綠色固氮技術正處於快速發展階段，研發投入與運輸領域的需求增長，將進一步刺激技術創新和投資。其中綠氫產氨技術已具備商業化基礎並在擴大應用，而鋰基和生物基等新一代技術也正朝著商業化邁進。例如，澳洲新創公司Jupiter Ionics ³開發的鋰基固氮技術，結合再生能源供電生產碳中和的綠色氨，已從實驗室擴展至商用規模原型模組；而加州的 Ammobia 則專注於更高效的新型催化劑。

(三)技術效益：
傳統氮肥生產占全球能源消耗的2% ，並排放大量二氧化碳。綠色固氮技術將全球氨生產從集中式、碳密集型轉變為分散、碳中和的方式，並重塑區域依賴關係。該技術可在地利用風能和太陽能等再生能源生產，減少氨生產及其運輸過程中的碳足跡，並透過分散式、小規模的生產設施減少對集中式生產和運輸的依賴，穩定肥料價格，並增強糧食供應鏈的韌性。此外，氨亦被視為氫能儲運載體與船舶燃料，國際海運業正逐步採用綠色氨作為低碳燃料。

(四)未來挑戰：
儘管綠色固氮能顯著減少碳足跡、實現去中心化生產並提升糧食與能源安全，但進一步擴大規模應用仍面臨商業可行性驗證、關鍵資源依賴以及潛在環境和安全問題等挑戰。例如生物與電化學固氮仍處於實驗至商業化初期階段、電化學技術依賴鋰等關鍵礦物、氨的毒性，以及潛在的PM2.5排放影響等。
未來，可進一步擴大研發投入與示範規模，並建立產業與農業夥伴關係，以驗證其成本和環境效益。

[1] EARTH.ORG (2025.03.27). Osmotic Power: The Next Wave of Renewable Energy. https://earth.org/osmotic-power-the-next-wave-of-renewable-energy/

[2] Iknow 科技產業資訊室(2025.05.29)，川普啟動美國核能復興：簡化許可、強化供應鏈，重塑美國能源與國防戰略。https://iknow.stpi.niar.org.tw/post/Read.aspx?PostID=21868

[3] Jupiter Ionics官網. https://jupiterionics.com/