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2019.04.19

【2019.04能源科技動態】厲害了,我的電!下一世代王者,Dotch?

(一)新型燃料電池DBFC將提供無人機更多的揮灑空間

3月初,美國聖路易斯華盛頓大學開發出全新的直接硼氫化物燃料電池(direct borohydride fuel cell,DBFC),除了成本比一般燃料電池低之外,工作電壓更是一般燃料電池的兩倍以上,預計未來有機會成為燃料電池主流,甚至有望取代鋰離子電池。

根據聖路易斯華盛頓大學教授Vijay Ramani 表示,DBFC能有所突破,主要是成功開發出pH梯度微型雙極介面(pH-gradient-enabled microscale bipolar interface,PMBI,一種離子交換膜),讓DBFC能以低成本為包括水中及空中無人機、電動飛機等在內的交通運輸工具供電,這都是目前鋰離子電池無法做到的。不過,DBFC目前尚處於研發階段,離商業化與量產還有一段不小的距離。(https://bit.ly/2H1GRLVhttps://bit.ly/2Dmuhnp )

(二)體溫發電不再遙不可及,南韓預計三年內將其商業化

最近南韓電子通信研究院(ETRI)開發出一種像貼布的熱電設備,可以透過與人體的溫差持續將體溫轉換成電力,強度甚至還可點亮LED燈。這個重大突破將有機會帶給穿戴式裝置或物聯網設備更多的應用場景,尤有甚者,還可促進數位醫療及智慧家居的發展,如應用在體溫或脈搏感測器上,進一步監測患者與嬰兒狀況。南韓ETRI表示,這個體溫發電技術,有望在三年內達到商業化,到時人人都可享用自產無污染、源源不絕的電力,形成新一波的能源革命。

此外,美國馬里蘭大學的研究團隊則是以樹木的水分運輸方法為發想,試圖打造木材奈米薄膜、運用奈米離子來捕獲人體與外界些許的溫度梯度,進而將溫度差轉換成電壓。不過,該團隊尚未公布熱電能量轉換率,僅表示新型離子導體溫度梯度比(thermal gradient ratio,類似於熱電反應的塞貝克係數)超過現有技術兩倍以上,未來發展可期。(https://bit.ly/2VDSjRO、https://bit.ly/2D9oocY )

 

(三)細菌發電發現生力軍

華盛頓州立大學科學團隊最近在美國黃石國家公園溫泉找到可食用並產電的好熱細菌(heat-loving bacteria),讓可以解決環境污染與實現綠色發電的細菌發電,出現新的生力軍。

根據華盛頓州立大學教授Haluk Beyenal的說法,這些好熱細菌是首度在如此極端的鹼性溫泉中被找到,發電原理主要是透過電極表面的碳來產電。換言之,當這些細菌將電子傳遞到金屬或其他礦物質表面時,他們就會產生微量電流,相當適合用在低功率設備上,而這也注定其作為輔助而非主流角色的地位。(https://bit.ly/2UeCxeD )

(四)澳洲推出壽命長達20年的全球首款可用熱電池

近日,澳洲能源科技公司CCT Energy Storage聲稱,全球首款可用的熱電池已被打造出來。與一般鋰電池不同的是,這款熱電池除擁有較長的20年使用壽命外,生產成本甚至比特斯拉還要低60-80%。CCT Energy Storage這款熱電池系統(Thermal Energy Device,TED),簡單來說就是一種裝置規模可大可小的模組化設備。發電原理主要是將再生能源、化石燃料等任一電力加熱其中的熔融矽,再用熱機將熱量轉換成可對外輸出的能量,最後就能用來加熱水以及轉換成交流電。

根據NEW ATLAS報導,目前TED標準容量約為1.2MWh,全部零件與設備基本上可以裝在6公尺的貨櫃中。而CCT Energy Storage執行長Serge Bondarenko則進一步指出,TED規模可大可小,應用範圍小至5KW商用規模、大至MW級電網儲能系統都行。此外,TED儲存能量是鉛酸電池的12倍、鋰離子電池的6倍,商業化腳步更是近在咫尺,這都讓TED的未來發展受到外界高度期待。(https://bit.ly/2UfFR9p )

(五)咖啡渣與蛋殼的新妙用,化身鋰離子電池陽極材料

俄羅斯人民友誼大學(RUDN)研究團隊日前發現將咖啡渣高溫烘烤製成電極後,作為電池的表現並不遜色於一般鋰離子電池。亦即,以咖啡渣做成的鋰離子電池,儲熱容量跟一般鋰離子電池差不多(在0.1A電流下約可達285 mA-h),庫倫效率則是接近100%,成本更是遠低於普遍常用的石墨等碳材料電極。

無獨有偶,德國卡爾斯魯爾理工學院(KIT)研究團隊隔沒多久亦發現,由於蛋殼中含有大量的碳酸鈣,可儲存鋰離子,因此相當適合作為鋰離子電池的陽極材料。此外,KIT研究團隊的實驗指出,由蛋殼作為電池陽極材料的新型電池,經過1,000次充放電後,仍可維持92%容量,顯示電化學性能與市售的活性碳材料差不多。

從上述兩個案例可以發現,不管是咖啡渣或蛋殼,似乎都為鋰離子電池生命找到一條新出路。特別是在面臨各式各樣新型態電池的強力挑戰時,若能壓低生產成本,相信還是能夠維持一定競爭力。最終,誰能勝出,顯然還是得看最後市場需求與技術發展才能決定。而這,或許就是市場有趣的地方吧。(https://bit.ly/2TQbriDhttps://bit.ly/2uYQWBx )

參考來源

科技新報、長安金融網、PChome新聞、moneydj、NEW ATLAS (吳孟道摘要整理)