工研院氫燃料電池系統 引領潔淨能源商機

 【民正新聞記者:蔡永源、蔡慧茹台南報導】隨著臺灣綠色能源轉型腳步加速,在經濟部能源局支持下,2022年TIE台灣創新技術博覽會以永續綠能為主題的「永續發展館」,結合了跨部會與法人的成果,以新農業2.0、綠能科技、循環經濟與安全職場等面向,展現創新低碳科技,協助產業在面對淨零排放的浪潮進行綠色轉型。

根據臺灣國發會三月宣告的2050年淨零排放路徑圖中,2050年臺灣電力來源,有9%到12%要仰賴氫能。「永續發展館」中就展出了由經濟部能源局支持,工研院團隊研發的氫能減碳技術,將以往電子、半導體產業製程需要燃燒處理的餘氫回收再利用。回收後的氫氣,可以再純化回到製程中循環利用,或是使用定置型固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell;SOFC)發電為廠區供電,有效降低企業碳排。

工研院綠能與環境研究所所長王漢英表示,工研院十分重視產業氫能應用技術的發展,今年六月工研院發表的「臺灣2050氫應用發展技術藍圖」,延續政府發布之2050淨零排放路徑,規劃內容涵蓋臺灣未來三十年於氫氣供應、發電應用、工業應用、載具應用,及法規標準、基礎設施等氫應用發展等面向。此外,工研院也透過科研整合建構氫能產業發展平台,於沙崙智慧科學城建立首座氫能生產、輸儲及應用示範驗證場域。在今日展出的氫燃料電池系統,便具有發電效率高(>55%)、低污染排放、低噪音等特點,其料源適用天然氣、沼氣、工業副產氫及純氫等多元料源應用,是具潛力的氫能分散式電力技術。目前也與亞氫動力等公司合作,建立商品化能力。並與中油合作驗證,累積實場操作與營運經驗,後續更將佈局國際燃料電池分散式電力市場,帶動國內相關產業發展。

今年永續發展館中,展覽亮點還包含工研院研發的「穿隧氧化層鈍化接觸太陽電池」(Tunnel Oxide Passivated Contact;TOPCon)、「鈣迴路捕獲二氧化碳技術」、「高效率磁浮離心式壓縮機與冰水機組」等創新技術。「穿隧氧化層鈍化接觸太陽電池」以超薄氧化層及多晶矽層作為背面鈍化堆疊層,可利用既有鈍化射極與背面太陽電池(Passivated Emitter and Rear Cells;PERC)產線簡單升級,效率達23.5%,為目前最具競爭力商品化高效率太陽電池之一。
「鈣迴路捕獲二氧化碳技術」則可直接捕獲如水泥廠等工業等排出的二氧化碳,進行封存或衍生出高價值副產品。「高效率磁浮離心式壓縮機與冰水機組」則因無油、靜音、運轉效率高、具20%到60%高節電效益,被視為企業空調製冷節能新星。

工研院擘劃「2030技術 策略與藍圖」,投入「永續環境」應用領域的技術發展重點。歡迎對永續發展議題與綠能科技有興趣的民眾及廠商即起至15日,可前往臺北世貿一館參觀TIE台灣創新技術博覽會。

亮點技術
工業製程邁向零碳排–汲取製程餘氫發電的定置型固態氧化物燃料電池
工研院研發的燃料電池系統可直接採用工業生產過程的混合氣體,省去純化氫氣過程。利用製程產生的餘氫進行發電。而生產出副產物純淨熱水能充分應用於製程或洗滌用途,冬天時亦可轉成熱能作為廠內供暖設備,其應用範圍包含工廠、旅館、大樓、溫泉業、醫療院所等產業使用,可有效降低企業碳排。目前已與氫能源商亞氫等公司合作,以臺南沙崙綠能科技示範場域作為氫能發電系統技術驗證基地,建立汲取製程餘氫發電的20瓩級定置型固態氧化物燃料電池。

下一代太陽能產業新星–發電效率高達23.5%的穿隧氧化層鈍化接觸太陽電池
工研院首創的「穿隧氧化層鈍化接觸太陽電池」可降低光源反射,有效地提升光電轉換效率,並在高溫環境下有著更好的穩定性。目前該技術轉換效率可達23.5%,效能相當於能節省5~10%以上太陽能電廠用地面積,改善在低照度時的發電能力與烈日下高溫衰減的溫度係數達3%。在商品化上,因可利用目前主流的PERC太陽電池產線簡單升級,十分具有市場競爭力,目前也已技轉茂迪公司。

巨無霸空氣清淨機–直接從源頭下手的鈣迴路捕獲二氧化碳技術
既然無法完全阻止化石燃料生成二氧化碳,那就乾脆消滅工廠呼出來的二氧化碳吧!工研院研發的鈣迴路捕獲二氧化碳技術,是利用俗稱石灰石的碳酸鈣為吸附劑原料,將其煅燒為石灰(氧化鈣)吸附煙氣中的二氧化碳並形成碳酸鈣/氧化鈣循環迴路。經此過程產出之高純度二氧化碳除有減碳效益外,亦可用於生產高價值的產品,如輕質碳酸鈣、微藻養殖、燃料及化學品等。目前已在台泥花蓮和平水泥廠實地建置試驗廠。

企業節能新救星-高效率磁浮離心式壓縮機與冰水機組
隨著夏季高溫不斷創下歷史新高,佔一般辦公大樓總耗能4到5成的中央空調,也成為企業主要節能目標。磁浮離心式冰水機因具備:無潤滑油、低振動、低噪音運轉、重量輕、少零件,且運轉效率高、啟停迅速之特點,已成為冰水機商品的主要產品趨勢。工研院開發出國內首例高速高功率感應與永磁無刷馬達及變頻驅控器,打造的磁浮離心式冰水機,不但能達到一級能效標準,更已在台大醫院、台電總部、嘉義縣政府等數十個場域實地驗證。

蔡 永源