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前瞻技術脈動：能源技術（202414）

關鍵字：核廢料；電池；凝聚態電池；太陽能產氫系統；太陽能屋頂；
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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年10月16日
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圖、前瞻技術脈動：能源技術（202414）
 
核廢料驅動的電池可持續運作數千年
傳統電池的續航時間較短，且需要定期更換，另外核廢料的處理在多數國家都是一個棘手的問題。一種解決方案是將核廢料中的放射性物質封裝在人工鑽石內，利用放射衰變過程中釋放的能量來產生電力。人工鑽石能有效防止輻射外洩，而這種供電機制可以持續運作至少數千年。英國布里斯托大學的研究人員開發出基於放射衰變的核廢料電池，係以核廢料中的放射性物質「碳14」為基礎，利用「碳14」於放射衰變過程中所釋放的能量發電，並以人工鑽石封裝防止輻射外洩。美國新創業者NDB已於2020年進行驗證測試，由於「碳14」的半衰期長達5,730年，這款核廢料驅動的電池可持續運作數千年甚至更久，若進一步商業化可應用在長時間使用的固定裝置中，如物聯網的感測器、心律調整器等等。
參考資料：Nuclear waste powered battery lasts for thousands of years, thebrighterside.news. 2023/04/17.

中國寧德時代公佈計劃為飛機提供動力的電池
現有的電池往往要麼過重，要麼存在安全方面的疑慮。而凝聚態電池（Condensed Battery）能夠在更小的電池包空間中儲存更多能量，因而提高交通載具的續航力。中國電動車電池大廠寧德時代日公布新電池技術「凝聚態電池」，安全性(避免鋰電池的熱失控)與能量密度優勢兼具，聲稱未來可以用在電動飛機，預計能在2023年量產車用版本電池(可望實現1000公里續航)，有助於減少充電次數和充電時間，拉近電動車與燃油車在續航里程的差距，促進電動車產業的發展。
參考資料：China's CATL unveils battery planned to power planes, Tech Xplore. 2023/04/19.

新型太陽能產氫系統可同時產生熱能和氧氣
利用太陽能從水中生產氫氣的過程被稱為人工光合作用，但由於用地需求和轉換效率的限制，這一技術在擴大規模和提高經濟效益方面面臨挑戰。為了克服這些困難，研究人員建造了一個試驗規模的太陽能反應器，該反應器不僅能產生可用的熱量和氧氣，還能以前所未有的效率生產氫氣。研究者以實際系統的規格開發太陽能製氫系統，透過類似衛星天線的拋物面盤子集中將近1000倍的太陽輻射，透過光化學反應器以太陽能電解水產生氫氣和氧氣，並經熱交換器利用產出的熱量。該系統的獨特之處在於它能大規模地生產氫、熱和氧，其效率代表著該技術正朝向商業化邁進，已有新創公司與瑞士金屬生產廠合作，建立一個100 kW規模的示範工廠，為金屬退火過程生產氫氣，為附近的醫院生產氧氣，並為工廠的供熱需求提供熱水。該研究發表於Nature Energy期刊。
參考資料：A solar hydrogen system that co-generates heat and oxygen, Science Daily. 2023/04/17.

科學家設計太陽能屋頂為溫室收集能量
農地若用來種植太陽能電池後，將無法進行耕作。太陽能目前是再生能源中相當普遍的選擇，但設置太陽能電池板需要大量空間，若是利用農地種電，雖有足夠空間設置太陽能板，卻無法讓農地同時被利用。對此，科學家們開發了一種強化的半透明有機太陽能電池，這些電池使用新的碳基材料( L-穀胱甘肽，L-glutathione)，而不是傳統太陽能電池的無機物質，不僅提高電池效率，更重要的是可以讓充足的陽光穿透電池版照射到土地上的植物，達到種電的同時又能有效利用農地。(1119字；圖1)
參考資料：Scientists design solar roofs to harvest energy for greenhouses, NSF. 2023/04/04.

 

 
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