前瞻技術脈動：能源技術（202403）

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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2月2日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202403）

預測模型可以提高加氫站的可用性
雖然加州有10,000多個加油站，但氫燃料電池合作關係在全州只有59個零售加氫站。由於選擇相對較少，依賴氫的駕駛者必須確信他們所需的燃料是可用的。加油站業者必須進行必要的維修以滿足消費者的需求，但他們也必須調查任何故障的原因，以避免將來出現問題。

國家燃料電池技術評估中心的數據顯示，加氫站因計劃外維護而關閉的最常見原因是加油機系統出現問題，該系統包括軟管、加油機閥門以及用戶介面等項目。透過使用基於數據的PHM，電站營運商可以減少計劃外維護的頻率並增加預防性維護的頻率。研究人員將這種特殊的PHM 稱為「氫站預測健康監測」或 H2S PHM。H2S PHM根據工作站已完成的填充次數來計算組件繼續工作而不會發生故障的機率。此模型還可用於估計每個組件的剩餘使用壽命，從而降低維護成本並使電站更加可靠。
參考資料：Predictive model could improve hydrogen station availability. TechXplore, 2023/09/19.

科學家設計出超穩定及高能量密度的鋅錳電池
由中國科學技術大學（USTC）的研究團隊，使用甲基脲（Mu）開發了一種以水為基礎的奈米膠束電解質。這項創新發表在American Chemical Society期刊上，解決了水性鋅離子電池（AZIBs）的挑戰，增強了鋅陽極的電化學性能。

奈米膠束電解質將水性環境分為親水和疏水區域，將陽離子和陰離子封裝到奈米領域中。這種設計重新配置了紐帶關係的網絡，抑制了水分解反應，促進了離子均勻沉積。它還引入了一個保護層，以防止鋅的腐蝕，從而實現了能量密度為800.4 Wh/kg的高能量密度鋅錳電池。這項研究提升了過去對電解質連續溶劑的認識，建立了局部/介面相互作用的網絡。
參考資料：Scientists design ultrastable, high-energy-density Zn–Mn battery. TechXplore, 2023/09/18.

風力渦輪機對湍流的反應：研究提供實現更穩定的電力生產的新方法
風力渦輪機控制系統對風速變化的反應可能過度敏感或不夠穩定，會導致輸出電力的劇烈波動。為了解決這個問題，德國卡爾·馮·奧西茨基大學執行用於改善風力渦輪機控制系統的研究。

研究團隊使用隨機方法解析風速、電力輸出和轉速數據，進一步瞭解電力波動的原因，發現渦輪機的控制系統對風速變化的反應穩定度不足，可能導致電力輸出的劇烈波動。透過清理噪音並找出由狂風引起的或由渦輪機控制系統引起的波動，進而設計改進控制系統的方案，以實現更穩定的電力輸出。該研究已發表於《PRX Energy》期刊中。
參考資料：How wind turbines react to turbulence: Study provides new method to achieve more consistent electricity production. TechXplore, 2023/09/19.

單葉片浮式風力渦輪機成本減半，功率更大
世界上大多數最佳風能資源位於遠離海岸的深海區域，但傳統固定式風力渦輪機難以在這些區域安置。

荷蘭Touchwind公司的單葉片浮動風力渦輪機設計具有潛力降低成本並可提高風力發電效率，該設計為一個巨大的單一旋翼，不需要昂貴的主動葉片導向控制系統，單葉片渦輪機的成本約為傳統三葉片風車的30%，並且能夠在更高風速下運行，降低了停機時間，而且這個設計的葉片角度會根據風速變化，使其在高風速下減少旋轉速度，並利用懸掛的浮標來維持平衡，因此在實場域時可不受風向的限制，將自動調整方向以保持最佳受風面。另外此單葉片浮動風力渦輪機可以在任何能夠處理所需長度為200公尺葉片的港口中製造，並且容易拖運到海上進行安裝。

目前此風力渦輪機尚處於測試階段，還需要進一步的發展和資金支持以實現商業應用，希望可找到成本、發電量、壽命、可靠性、製造和安裝維護等多方面的最佳平衡點。（1246字；圖1）
參考資料：Single-bladed floating wind turbine promises half the cost, more power. New Atlas, 2023/09/13.

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