高手在民間!揭秘學界循環經濟強力研發,關鍵在兩個家喻戶曉的半導體製材

台灣科技大學應用科技所副教授洪維松
用石墨烯提升水產健康率的台灣科技大學應用科技所副教授洪維松

原來,半導體製程中使用的石墨稀,可以用來過濾海水;以鋅和電解液架構出的電池,可以在晚上充電,再於白天放電,降低電費支出。這些創新技術與應用,是台灣學界努力多年的成果,如今透過科技部計畫推動,讓優秀的技術創新開始從學校實驗室走進日常生活,甚至商品化,改善人們的生活品質。

石墨烯怎麼讓魚蝦養殖的健康率激增?

台灣科技大學應用科技所副教授洪維松指出,隨著全球暖化、生態環境改變,海水裡面的污染和藻類越來越多,導致蝦魚苗不易長大,大幅增加近海養殖漁民的成本。

以養蝦業為例,生態改變造成海水裡的紅藻大幅增加,紅藻會附著蝦子腳上使其行動緩慢,晚上又會吸收氧氣,就好像跟蝦子搶空氣一樣,導致蝦苗存活率越來越低。而傳統材質的過濾薄膜孔徑略大,不一定能完全過濾藻類,且很容易沾附雜質導致需要經常更換。

為此,洪維松將石墨稀加入薄膜中,透過薄膜孔徑控制,讓紅藻無法跟著海水一起進入養殖池,再加上石墨稀具備不易沾附、品質穩定等特性,可以有效延長過濾薄膜的使用壽命,減輕漁民更換濾網的頻率與成本。不過,光靠石墨稀薄膜過濾海水,還無法有效管控養殖水池內的水質,因為魚蝦未吃完的飼料會沉澱在水裡逐漸氧化、產生病菌,同樣也會影響養殖魚蝦的成長。

因此,在科技部「運用法人鏈結產學合作計畫」協助下,洪維松將石墨稀薄膜與法人的養殖過濾循環系統整合,為養殖魚蝦打造一個乾淨成長的環境。「結合工研院的技術,能針對養殖業的白斑病毒、NNV 病毒,開發並搭載生物炭體(劑),強化整套過濾系統性能。」洪維松說。

值得一提的是,這套系統還結合現今熱門的物聯網應用趨勢,內建大量感測器,隨時偵測與蒐集流量、管壓、硝酸鹽、水溫…等數值,這些數據都會即時上傳到雲端平台,讓漁民可以透過電腦或手機遠端監控水質,一旦水質出現異常,漁民就能立即做出相應措施,確保水質安全無虞。在系統開發完成後,法人鏈結計畫還協助尋找落地實驗場域,將系統安裝在台南七股的一座石斑魚養殖場,經過為期數個月的實驗,該養殖漁民認為,石斑魚存活率的確有顯著改善。

未來,洪維松期望這套系統可以幫助到每一個有相同困擾的養殖業者,根據需求調整薄膜孔徑大小,再藉由生物碳持續分解與吸附池水中的病毒,由內而外打造一個乾淨養殖水池,不只提高存活率,也能確保民眾吃下的都是安全食物。

液流式金屬燃料電池:低成本能源儲存的解決方案

養殖漁業必須時常淨化水池,確保魚蝦健康,然而在用電尖峰時段,業者必須承擔較高的電費成本;使用再生能源又有發電不穩的問題液流式金屬燃料電池是解決方案!用能源攜帶器概念,解決能源儲存問題,提供穩定又低成本的電能

Posted by TechOrange 科技報橘 on Wednesday, 23 October 2019

低成本、高效率的儲能設備!由鋅打造的液流式金屬燃料電池強大在哪?

有別於洪維松從解決養殖漁業痛點的角度出發,台北科技大學教授黃國修則專注在再生能源儲能設備上。

無論是太陽能、風能或水力發電,如何有效儲存發出來的電,一直是再生能源產業最頭痛的問題,因此,台北科大車輛工程所的研究團隊協力開發出液流式鋅燃料電池組,成為再生能源儲能的最佳選擇。

臺北科技大學車輛工程所研究團隊:(左至右)鄭師硯、金聖智、郭重漁、黃國修、Nguyen Minh Khoa、方承郁
臺北科技大學車輛工程所研究團隊:(左至右)鄭師硯、金聖智、郭重漁、黃國修、Nguyen Minh Khoa、方承郁

這套液流式電池組以鋅為潔淨電能的載體(Energry Carrier),將鋅粉藉由流動的電解液輸進電池內,當鋅粉氧化放完電,再藉由電解液沖刷下來,使用者就不需要特別去更換燃料。由於鋅的價格相當便宜、可常溫常壓儲存、電池內部最佳運作溫度只有 40-50 度 C,不會有過熱問題、再加上結合電解液的系統設計,讓鋅燃料可以循環使用,不用回收再處理,可說是兼顧儲能效率、安全、成本及環境友善性的電池設計。

黃國修形容,液流式電池組就像一個能源攜帶器,能將任何形式的電能先高效率的儲存起來,再放出來使用 。例如,製造或零售等用電量較大的產業,可以在用電離峰階段、也就是夜晚,將電力儲存起來,到了白天再放出來使用,如此一來不只能降低電費成本,也能實現政府追求「削峰填谷」的用電目標。

不過,目前液流式電池組的研發測試主要都是在實驗室內,如果要進入商品化階段,勢必會遇到問題,幸好在科技部「運用法人鏈結產學合作計畫」支持下,透過法人協助讓這套液流式電池組有機會走出實驗室,希望將來能變成各個產業都能使用的商品。

「金屬中心提供非常專業的協助,從系統設計到製程都參與調整的流程,使其更穩定、可靠、容易生產,更貼近產業使用需求,」黃國修充滿感謝地說,希望商品化之後,液流式電池組有機會走向海外,讓國際都能看到台灣創新研發的實力與成果。

另外,科技部將於 11/6 在台北松山文創園區 4 號倉庫舉辦年度成果發表會,會中將結合「科學園區生醫創新聚落整合推動計畫」、「新型態產學研鏈結計畫-價創計畫」並串聯「國際產學聯盟計畫(Gloria)」,展出近 50 件產學合作透過法人加值的產學合作成功案例,進一步深化跨計畫資源對接,提升產學合作互動。

(本文提供合作夥伴轉載。)

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