前瞻技術脈動：能源技術（202409）

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年6月19日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202409）

研究確定了將植物轉化為噴氣燃料所涉及的性能、經濟和環境權衡
利用再生生物質生產永續航空燃料(SAF)可以實現到2050年將航空業溫室氣體排放量減少一半。美國能源部(DOE)勞倫斯博客萊國家實驗室(Berkeley Lab)和桑迪亞國家實驗室的研究揭示了哪些農作物原料最有潛力成為石油基噴氣機的豐富、具有成本競爭力的可再生替代品燃料，同時也最大限度地去除大氣中的碳。JBEI分析研究了三種高產量生物質作物（芒草、高粱和柳枝稷）為SAF商業規模生產提供原料的潛力。模擬和建模探討了生物能源、產量、碳去除和燃料價格之間的相互作用和權衡。科學家為這項研究選擇了原料，因為這三種原料都可以在美國各地的農場無需灌溉的情況下種植，並且可以輕鬆轉化為高性能二甲基環辛烷噴氣燃料。「當我們高度重視土壤碳累積並且石油價格保持相對較低時，芒草看起來是顯而易見的選擇。但如果油價上漲得更快，高粱和柳枝稷將成為更具成本競爭力的替代品。透過光合作用，植物可以從大氣中捕獲二氧化碳，並透過根部將碳轉移到土壤中。科學家繼續研究碳如何與土壤中的微生物相互作用以促進固存。具有某些類型的深根系統的作物可以更容易地在土壤中累積和儲存更多的碳。這可以改善土壤健康並有助於應對氣候變遷。
參考資料: Study identifies performance, economic and environmental tradeoffs involved in turning plants into jet fuel. TechXplore, 2023/12/15.

全天、太陽能、雙向溫度調節服裝，可回應溫度變化
傳統衣物難以達成全天候的恆溫效果。中國南開大學的研究團隊開發了一種超細纖維織物，能夠實現全天候的體溫調節。研究團隊在《Science》期刊上發表的論文中描述了這種織物的開發過程，藉由將柔性太陽能電池與電熱技反應。實測中顯示，在高溫環境中能產生10.1 K的冷卻效果，在酷寒環境中能產生3.2 K的加熱效果，另外還發現，即使環境溫度從12.5°C到37.6°C變化，這種服裝仍能夠將皮膚溫度維持在32.0°C到36.0°C的範圍內。
參考資料: Full-day, solar-powered, bidirectional thermoregulatory clothing that can respond to changing temperatures. TechXplore, 2023/12/15.

地下氫礦會掀起淘金熱嗎？
氫或將在近年內成為重要燃料，可能是推動全球實現淨零碳排的關鍵。碳信託 (Carbon Trust) 指出，目前全球氫氣生產中只有不到 1% 是零碳排的，綠氫，即是前述的1%，是透過將水電解成氧氣和氫氣而產生的，因此綠氫相對昂貴且供應短缺。天然氫、金氫或白氫(natural hydrogen, gold hydrogen or white hydrogen)，可能是氫應用的重要來源，它們的生產方式有多種，但主要過程涉及地下水與富含鐵的礦物質（如橄欖石）的相互作用，導致水分解成與鐵結合的氧氣和氫氣。

法國東北的Lorraine Basin被認為是迄今為止發現的最大天然氫氣礦床，據估計可能有2.5億噸氫氣，足以滿足當前全球兩年多的需求。美國地質調查局（USGS）估計，世界各地可能還有更多未被發現的氫礦藏，其儲量達數千甚至數十億噸。但地質學家提出警告，表示並非所有都可以輕易利用，可能位置太深或離岸太遠，或者堆積量太小，無法經濟地實際獲取。

另依美國地質勘探局估計，地底下可能有約100,000 megatonnes的氫，代表了數百年的供應量，部份專家也表示，開採技術“應該類似於天然氣，且這項技術已經到位。2023年比爾蓋茲的Breakthrough Energy Ventures投資公司向美國新創公司Koloma投資了9,100萬美元，該公司正在尋求開發美國的白氫儲量。

大型石油公司雖感興趣，但處於觀望態度，讓新創公司來承擔高風險，在未掌握生產數據等實況前，主要的石油和天然氣公司不會太快進入這個領域。根據氫能委員會(Hydrogen Council)的統計資訊，歐洲在氫能計畫的提案上是全球領導者，佔全球投資的35%，拉丁美洲和北美各佔投資的15%左右。
參考資料: Could there be a gold rush for buried hydrogen?. BBC News, 2023/12/12.

「城市採礦」為舊太陽能板提供綠色解決方案
隨著世界從導致地球暖化的化石燃料轉向再生能源，一個新的污染問題正在浮現：如何處理舊的或破舊的太陽能板？

任何產業面臨的挑戰之一是，沒有針對循環經濟進行太多規劃。太陽能是一種可持續的能源形式；需要製定這些資產的退役計劃。這些仍在使用的面板可以翻新並轉移到其他市場，通常是國外。We Recycle Solar 的執行長Adam Saghei說「我們正在執行所謂的城市採礦」，他指的是他的工程師花了三年時間才完善的過程。並指出根據面板的品牌和型號，能夠獲得高達 99% 的回收率。回收的問題不僅在於從面板中回收的材料的價值相對較低，還在於物流。透過這個過程，一旦產業規模擴大到更大的規模，便能夠將這些原料重新納入供應鏈。(1586字；圖1)
參考資料: Urban mining' offers green solution to old solar panels. TechXplore, 2023/12/23.

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