台灣能源轉型進行式ing..... 【綠能科技聯合研發計畫】再生能源點亮創能、儲能應用大未來(05/18/2021 天下雜誌)
文: 台灣經濟研究院
創能技術開發著重提升綠色能源能量與降低成本
創能領域前瞻綠能技術開發配合發揮臺灣太陽光電與離岸風力等再生能源特色,透過提升電池模組效率趨動太陽光電成本下降,以及利用智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維,降低風場運維成本,以提升產業競爭力。
開發高效率、低成本、超輕量之太陽能電池技術
提升太陽能電池效率已刻不容緩,成功大學陳引幹教授團隊運用原子層沉積技術,沉積不同氧化物材料膜層於堆疊型太陽能電池中,以優化各膜層厚度、品質與材料純度等,進一步提升太陽能電池品質。中央大學許晉瑋教授與劉正毓教授團隊以軟性三五族太陽能電池收集室外光源,提供智慧模組(溫度感測器與藍芽)足夠電能回送電子訊號,朝向智慧模組「自我維持」前進。
在降低成本方面,大葉大學黃俊杰教授團隊利用非真空設備取代電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、用原子層沉積設備(ALD)以及銅漿料取代銀漿料達成低成本射極鈍化及背電極(PERC)太陽能電池開發。成功大學張桂豪副研究員與李文熙教授團隊創新製程置換太陽能鋁電極,以低成本空氣燒結銅電極應用於高效率雙面太陽能電池,將有效降低太陽能電池成本支出,增加產業獲利能力。
隨著太陽光電產能市場逐漸飽和,相關企業轉型尋求高效率與超輕量太陽能模組,以無人機應用為例,臺灣大學藍崇文教授團隊替無人機縫製出可以吸收太陽光轉成電力的衣裝,賦予偵查、通訊等任務。臺灣大學林清富教授團隊開發適合於固定翼無人機之輕量太陽能模組的大面積(30x150 cm2)太陽光模擬器,於宜蘭大學城南校區建置可供太陽能無人機測試起降與飛行場域。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能源為一種乾淨、能量密度高、環保零汙染、應用廣泛與取得容易的新能源,仿生電池即是透過模仿植物光合作用,為既能製氫又能發電的多功能太陽能系統。清華大學嚴大任教授團隊開發氫氣光電催化的催化劑由鉑金轉換為更具有普及性且兼具效能的材料,透過電漿子結構來強化二硫化鉬與日光光場交互作用,增加光能轉化為氫能的效率。中央大學王冠文教授團隊則建置高效穩定低成本之雙效產氫產電系統,利用其太陽能轉換再生電力進行光電催化分解水產氫並儲存,達到能源永續發展之概念。
智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維
面對臺灣附近海域高溫、高濕、多颱風與地震頻繁的特有地理環境,以及海上嚴苛條件,成功大學林大惠教授團隊開發離岸觀測塔風向定向系統,可降低量測成本、提高觀測準確性與量測效率,有助於離岸風場開發之海事工程量測。臺灣大學蔡進發教授團隊著重開發離岸風場運維大數據智慧平台,提供數據及開發各種量測技術,達到風機早期診治、早期預防功效,以期降低運維成本。
儲能技術開發著重高效能、高安全、具經濟性以支持各種儲能應用
隨著電力系統快速發展,電力儲存設備的布建應隨之增加其靈活度,以確保間歇性再生能源的儲存整合,促進電力供應端和儲存之間高效率的轉換。而儲能領域當中,又以先進二次電池與先進氫能為基礎核心發展項目。
開發高能量與高安全之固態電池技術
為進一步提升儲能電池安全與效率,全固態鋰電池已經成為研發主流。研究方向多針對電池正極、負極、以及電解質創新材料與設計,進一步提升能量密度需求與提高電池系統的總體能量。
正極材料方面,大同大學林正裕教授團隊開發具可量產層狀富鋰錳基正極材料合成技術,同時透過離子摻雜技術穩定其正極材料之晶體結構、改善材料的離子導電度,進而提升其電池穩定性及電容量。
負極材料方面,清華大學杜正恭教授團隊採用太陽能板製成切削的廢料矽,將此進行高值化做成鋰電池的負極材料,並用交聯反應開發矽負極黏結劑,以共沉澱法、自身氧化還原法進行正極材料開發參雜改質,提升鋰離子電池的循環壽命和快速充放電的能力。交通大學陳智教授團隊利用電鍍雙晶銅箔作為矽基負極材料的基板,配合富鎳層狀氧化物正極構成鋰電池,提升鋰電池的整體能量密度,提供各項裝置或載具更好的續航力。
電解質材料方面,明志科技大學楊純誠教授團隊主要開發鋰鑭鋯氧氧化物固態電解質,並將其應用在NCM811陰極材料上,最終組裝成鈕釦型及軟包型電池。成功大學方冠榮教授團隊開發高緻密性鈣鈦礦、橄欖石、石榴子石結構氧化物及硫化物電解質,以及具獨特性金屬、非金屬中介層,有效降低固態電解質/電極介面阻抗。臺灣科技大學王復民教授團隊研發固態電解質具環保水溶性,有低成本與綠色製程之特性,且能有效改善固體接觸的介面問題,可製備成高容量、輕量化與高性能二次電池。臺灣大學鄭如忠教授團隊深入探討高分子固態電解質,藉由合成改質方式可提供具彈性的高分子,進一步利用後調整加入鋰鹽的種類及添加劑,使研發的高分子固態電解質更符合商用規格。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能可作為重要儲能技術研發之原因,乃因其最終可實踐潔淨能源,提供眾多行業(如化工、鋼鐵重工及長途運輸等行業)有效脫碳方法,降低碳排放量,改善空氣品質並加強能源安全。且相對其他儲能系統,氫能另一大優勢為其電轉氣儲能系統有儲存量大以及放電時間長的特性。
行政院原子能委員會核能研究所長久以來專注於氫能領域。張鈞量博士團隊開發大氣電漿噴塗製備金屬支撐型固態氧化物燃料電池之可量產技術驗證,可進行大面積(10╳10 cm2)金屬支撐型固態氧化物燃料電池片之生產;余慶聰副研究員團隊利用新型產氫技術結合二氧化碳捕獲技術,使用低成本觸媒生產95%以上的氫氣,省去複雜的純化處理,大幅降低氫氣製造門檻;李瑞益研究員團隊則是著重於開發固態氧化物燃料電池發電系統,可直接將燃料如氫氣、瓦斯或天然氣轉換為電力,並將餘熱回收再利用,具有高能源轉換效率。
燃料電池方面,中央大學李勝偉教授團隊開發中低溫操作的陶瓷電化學儲能電池,所使用的關鍵電解質材料可使操作溫度降到400-700℃區間,且開發關鍵電解質、氫氣電極與空氣電極材料性能與微結構設計,利用靜電紡絲技術製作空氣電極材料奈米纖維,並成功與電解質相互整合,可提升單電池性能14.1%。
儲存氫氣方面,清華大學陳燦耀副教授與曾繁根教授團隊選擇碳材料進行儲氫研究,以零模板水熱碳化法合成出奈米碳球,最後輔以奈米金屬修飾產生之氫溢流效應(Spillover Effect),提升氫氣吸附效能。
製造氫氣方面,臺北科技大學鄭智成教授團隊致力研發低成本、高穩定度、高效率之中溫固態氧化物電解電池電極材料,另外開發新型氨氣裂解觸媒技術,大幅改善現有氨裂解觸媒反應速率過慢之缺點。中興大學楊錫杭教授團隊則開發非貴金屬觸媒應用於水電解觸媒,以降低裝置成本,並且研發陰離子交換膜和膜電極組,使效率能有效提升。臺灣大學謝宗霖教授團隊發展具突破性之太陽能電解水產氫技術,以低成本、易量產、高效率的鈣鈦礦─矽晶疊層太陽能電池進行電解水產氫,並達到具競爭力之太陽能轉氫能效率水準(10-15%)。而臺灣科技大學胡蒨傑教授研發適於氫氣分離的複合薄膜,藉由熱力學與動力學的基礎理論調控薄膜成膜機制,開發高孔隙度且結構穩定的基材膜,結合優異特性的基材膜及選擇層。
綠色能量持續擴散,協助臺灣繼續邁進成為「亞洲綠能發展中心」
科技部「綠能科技聯合研發計畫」藉由學研界前瞻創新研發能量,推動新能源及再生能源之科技創新,進一步擴大產學研界連結之效益,積極延續科研成果落實產業應用,以期為我國綠能產業布建機會,並協助政府達成能源轉型,且透過綠能科技發展躍身國際舞台。
完整內容請見:
https://www.cw.com.tw/article/5114845
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電解電容種類 在 雷尼 Rainey Facebook 的最佳解答
黑色比較難
接觸電鍍久了發現電鍍品質或者其他細節都是決定在廠家,說穿了你怎麼要求他怎麼做! 但是如何把排氣管搞黑?如何黑的有質感?那就越來越難了!因為排氣管的溫度都在百度以上! 以單層管來說,頭段出來約400度,來到中段前哀退為200度尾段以後大約只剩一百度,我的排氣管在百度以內,不會超過一百度。
近年來黑色成為時尚,消光黑是怎麼來的?? 美國在1980年代經濟蕭條後,很多擁有1970年代的汽車或者機車也好,當時酷愛使用電鍍,滿滿的電鍍大型保桿,在美式汽車上司空見慣,就連內裝都是,但是經濟不景氣到來,要把電鍍重新電過一遍,你得先退電鍍、拋光、重新電鍍,等於是花兩倍的錢,於是很多車主就考慮噴漆了,為了對抗電鍍,消光黑是一個既低調又有神秘色彩的表現,消光黑就這麼蔓延開來。 到了1990年代,很多零件商 已經會為電鍍產品之外,另外推出消光黑的改裝件,汽車輪圈也是、後照鏡等等,消光黑成為嬉皮對抗雅痞電鍍的象徵。
消光黑成為黑人的最愛,成為窮人文化的代表,更越升為對時勢反戰不滿的象徵,不再bling bling,消光黑也是地下文化的表率,充滿叛逆的思想,回過頭來看 如何製造消光黑 消光黑的需求實際上超越我的想像 ,上至林寶堅尼、法拉利,下至兩輪捷安特,都有消光黑的特式車款,因此現在的消光黑已經不是平民文化的反應,反而應該是與電鍍並駕齊驅的另外選擇。 視覺上的感受,手摸起來的觸感,耐熱性、耐久性、抗刮性、抗UV等等,都必須考慮進去,我的第一支黑色排氣管賣到加拿大,賠了好多錢,買主是個律師,我時在辯論不過他咄咄逼人,我採用的是黑色皺紋漆,但稍有撞擊就會掉漆,我猜他是安裝時不慎碰撞,因為出貨時是完美的,之後,我再也不做皺紋漆了,除非我找到更好的替代方案!
可運用在排氣管的消光黑色塗料有:
1.氧化塗料
2.陶瓷塗料與粉體
3.鐵佛龍
1. 所謂耐熱塗料就是能夠在一定時限內,在一定溫度段內,經受高溫環境下氧化腐蝕及其它介質腐蝕的塗料,從而達到保護被塗物能在高溫環境下正常工作的目的。耐高溫塗料一般分有機硅系列和無機硅系列。相應的,在高溫環境下(100-1500℃之間)能達到抗氧化、耐腐蝕和抗熱震、能承受一定的機械負荷等性能塗料,我們統稱為耐高溫塗料。耐高溫塗料應用領域:所有鋼鐵製品作車間底漆,重防腐塗層底漆,更適用於高溫熱風爐內外壁以及煙囪、煙道、烘道、熱排氣管道、高溫熱氣管道,加熱爐和其他金屬要求耐高溫防腐設備的塗層。
有機耐熱塗料有矽樹脂系、氟系和聚酰亞胺系;無機耐熱塗料有鹼性金屬鹽系,酸式鹽系、矽溶膠系和金屬醇鹽系。 常用的有機耐熱塗料是矽樹脂塗料。該塗料適用於工業設備的管道、反應器、工業和家庭用焚燒爐,火爐蓋板、煙囪內壁、熱交換器、渦輪增壓器、汽車和摩托車等的排氣系統。
另外還有一種是散熱塗料,TSD氮化硼陶瓷散熱塗料具有耐高溫、高散熱高導熱、高熱輻射、絕緣及抗腐蝕、耐強酸強鹼等特性,氮化硼,俗稱又稱“白色石墨”是白色、難溶、耐高溫的物質,具有潤滑,易吸潮性,由氮原子和硼原子構成的晶體,該晶體結構分為六方氮化硼(HBN)、密排六方氮化硼(WBN)和立方氮化硼。氮化硼可著潤滑劑、電解、電阻材料、添加劑和高溫的絕緣材料;也可用著航天航空中的熱屏蔽材料、原子反應堆的結構材料、飛機、火箭發動機的噴口;電容器薄膜鍍鋁、顯像管及顯示器鍍鋁等;各種保鮮鍍鋁包裝袋等。
2.陶瓷塗層的種類很多,如氧化物類陶瓷塗層,碳化物、氮化物、硼化物及硅化物類陶瓷塗層,金屬間化合物陶瓷塗層,塑料陶瓷複合塗層等。其中金屬陶瓷塗層由於其特殊的組成及良好的綜合性能,應用越來越廣。 金屬陶瓷塗層是用金屬和合金作黏接相,用陶瓷顆粒作強化硬質相,經噴塗、燒結、團聚、包覆等工藝處理而製成的塗層材料。
3.鐵弗龍就是氟素樹脂"鐵氟龍"是由英文"TEFLON"譯音而來,它是美國杜邦公司獲得世界專利 PTFE(Polytetrafluoroethylne)聚四氟乙烯的商業名稱,它是一種氟碳聚合物,為塑膠中的一種,一般稱為氟碳樹脂或氟素樹脂(Fluorocarbon Resin),因有許多優秀的特性,於是杜邦公司將它商品化,且註冊TEFLON為其商標,即我們現在所俗稱的鐵弗龍。氟素樹脂出現的推力與二次大戰中的原子彈製造計劃有關,當時在鈾的分離精製上,需耐得住氫氟酸的材料,因而全力研究出來的,並於戰後公開問世。
由於氟素樹脂具有優秀的耐化學藥品質和卓越的電氣絕緣性,而且不論在高溫或低溫中都不改其性質,凡其他塑膠不堪用時便使用氟素樹脂,故稱其為塑膠之王,高科技高品質之工業為它獨尊,傳統工業更少不了它,甚至早已被利用到日常生活中,利如炒菜鍋和炊鍋等是,其重要性與普及性可見一斑。
氟素樹脂之特性1. 耐溫性質:由 -180 °C ~ 260 °C之大區間長期使用範圍。 2. 抗黏潤滑特性:本身具有相當低之摩擦係數,所以可利用本身良好之潤滑特性,用於食品界及工業界之抗黏及脫模離型等特性。3. 電器性質:由於其特殊之結構組成,使其具有1018 - cm以上之體積絕緣阻抗。 4. 化學性質: 氟碳聚合物的最大特性是具有最優良之耐化學藥品性,由於其結構具有強烈之惰性,使其可耐各種不同之酸鹼浸蝕,而被用為保存各種化學品”純度 ”之最佳貯存槽及反應槽裡襯材料。 5. 物理特性:高比重、低熱膨脹細係數、不燃性、低摩擦係數等特性,更使得其廣泛地被利用在機械零件上。以視覺效果來看,塗料與粉體勝出,成本也很低,但是觸感非常差,普片運用在非外觀的零件上。而鐵佛龍摸起來滑順,對於機車抗髒污就是一大利基,甚至可以免除打蠟保養的問題。不過價格是電鍍的十倍。~REVO雷管採用美國杜邦鐡佛龍
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