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前瞻技術脈動：能源技術（202302）

關鍵字：氫燃料；太陽能；人造葉子；半導體材料；鈉離子電池；儲能；太陽能製氫；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2023年6月2日
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圖、前瞻技術脈動：能源技術（202302）
 
氫燃料可由太陽能、人造葉子製造
如何高效率生產氫氣一直是當今科學界研究重點。大學研究人員最新提出兩項創新方式，一是利用催化劑，二是利用太陽能人造樹葉裝置。兩種方法都模仿光合作用，以更高效、更持續方式生產氫氣。
 
密西根大學研究團隊開發新的催化劑，效率達到9%，比現有方式快上10倍。原理是利用太陽光較低的能量就能獲得運作所需的能量。未來希望提高工藝，最終可創造出可直接用於燃料電池的超高純度氫氣，研究已發表於 Nature 期刊中。
 
另一項發明則是由洛桑聯邦理工學院(EPFL)創造的人造葉子。研究人員開發一種透明多孔電極，塗有薄而透明的摻氟氧化錫(F-doped Tin Oxide, FTO)，易於縮放，之後再塗上一層吸收陽光的半導體材料薄層。當裝置簡單地暴露在陽光下時，能從空氣中取水並產生氫氣。雖然該研究並未說明其技術產氫的效率，但也顯示此方法能從太陽能中生產氫氣的潛力。研究已刊登於Advanced Materials 期刊中。
參考資料：Can Hydrogen Fuels Be Produced With Solar Energy? New Tech Advances Include an ‘Artificial Leaf’. Ecowatch, 2023/01/05.
 
研究人員開發高效鈉離子電池以儲存能源
為扭轉氣候暖化，除了利用可再生能源，高效能源儲存方式，也須配合。釜山國立大學研究人員利用喹吖啶酮(Quinacridone)作為前體來製作碳質鈉離子電池(sodium-ion battery, SIBs)。喹吖啶酮等有機色素具有多種結構。因此，研究人員發展出不同的熱分解行為和微觀結構。當用作儲能材料的前體時，熱解喹吖啶酮會大大改變二次電池的效能。因此透過控制有機顏料前體的結構，可以實現高效電池。此一發現已刊登於 Chemical Engineering Journal 期刊中。
參考資料：Researchers develop efficient sodium-ion battery anode for energy storage. Phys.org, 2023/01/05.
 
利用無鉛鈣鈦礦光催化劑實現高效能太陽能產氫
由於氫氣儲量豐富、能量密度佳且對環境友善，被認為是一種具前景的再生能源能量載體。以太陽光的能量製氫可解決能源短缺問題並減少化石燃料使用，但傳統以太陽光電解水的能量需求高，而以太陽光驅動光催化劑分解氫鹵酸產氫雖可做為替代技術，但關鍵挑戰在於大多數金屬或過渡金屬氧化物的催化劑在酸性條件下不穩定。研究者發現鉛基鈣鈦礦催化劑可以克服穩定性問題，但鉛的毒性限制其應用潛力，香港城市大學的研究團隊開發具有能隙漏斗結構的鉍基鹵化物鈣碳礦光催化劑，可為太陽能催化產氫應用提供無毒且具穩定性的替代品，但光催化效率仍須提高。該研究發表於Advanced Materials期刊上，並獲選刊登於封底內頁上。(858個字；圖1)
參考資料：Interfacial interactions of the lead-free perovskite for efficient hydrogen production. Science Daily, 2023/01/13.


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