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碘廢液成氫能研究的突破關鍵 黃炳照:產氫儲能已展開產學合作

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新頭條

5月. 22, 2023

記者李喬智/台北報導

氫能再有新發展!隨著發展綠能成為全球趨勢,台灣也推出「2050淨零排放」策略,預計大幅增加再生能源比例,要達成這個目標,氫能運用將是很重要的一部分:一方面氫是乾淨的燃料,發電僅會產生水,不會排放廢氣;同時,「產氫」也是儲存電能「Power-to-X(P2X)」的一種方法。

「P2X」是將再生能源的「剩餘電能」轉化成氣體或液體的一種儲能方法。未來再生能源的「瞬間產電量」預計會高於當下的使用需求,產電時間又和實際用電時間有落差,所以如何在高產電的時候存下剩餘電能,變成相當關鍵的命題。產氫儲能就是其中一種作法,然而,目前常用的產氫方法——水電解,也就是以電流通過水以製造氫氣與氧氣——需要大量電力,成本可觀,發展上遇到很多難題。

臺科大永續能源發展中心團隊因此致力尋找低成本、附加價值高的產氫方法,經歷多年研究,發現如果將水改成工業廢棄物的碘廢液,透過碘離子氧化產氫,不但可以大量降低過程中的用電,提升能源效率,更可以產生有價值的碘或碘化物。

帶領研究團隊的臺科大化工系黃炳照教授表示,碘離子氧化的電位比較低,原本水電解產氫假設需要兩度電,碘離子產氫就只需要一度電,用電量是原先的一半。同時,原先水電解產氫的副產品是氧,應用價值較低,但將碘廢液濃縮後進行氧化還原反應,就能回收裡面的碘,運用在工業、醫藥產業中,附加價值明顯提升。

對台灣的科技業龍頭半導體及顯示器產業來說,這也是一大福音。製程中產生的廢水處置一向繁複又花錢,以碘廢液為例,大多時候都是送回國外原廠做再生的處理,耗時又耗力。不過,透過全新技術,未來可望能原地再生,不只解決污水問題、將碘回收再利用,還能改善產氫的高成本、低效率問題,可謂一舉數得。

國家講座黃炳照教授長期投入能源材料研發,曾獲德國宏博研究獎,並入選史丹佛大學Scopus 論文影響力能源領域「全球學者終身科學影響力排行榜」榜單、也是2022年科睿唯安(Clarivate)「跨領域」項目(Cross-Field Category)高被引學者。

由他帶領的永續能源發展中心團隊在鋰離子電池、燃料電池、高值化產氫等各種能源材料研發領域有重要影響力,相關研究領先國際。本次的「碘廢液產氫」創新不只被刊登於許多國際重要期刊,包含美國化學學會出版的《永續化學與工程(ACS Sustainable Chemistry & Engineering))》和《應用催化B:環境(Applied Catalysis B: Environmental)》,也已經展開和業界的合作,討論如何擴大運用於產線中。

黃炳照教授特別指出,除了碘廢液,團隊也不斷研究其他材料的應用可能,因為無論是碘離子產氫、還是水電解產氫,需要的設備幾乎一樣,調整陰陽兩極的觸媒成分,就可以針對不同的材料做氧化還原反應,意味著除了碘廢液,未來也可以針對乙二醇、石墨等其他材料做氧化還原,創造高價值化學品,半導體製程會產生的銅廢液也可以用這樣的方法再生。

這次研究團隊成員包括臺科大黃炳照教授、蘇威年教授、黃信智助理教授、蔡孟哲助理教授、葉旻鑫副教授、洪維松教授、楊盛強博士後研究員,以及臺大趙基揚教授和東海大學王迪彥副教授、彭世貿等。

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