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成大新南向攬才跨域 合作研發高效能鋰離子電池×碳捕捉技術

大成報/于郁金 2021.06.18 13:09
【大成報/記者于郁金/臺南報導】國立成功大學化工系泰國籍助理教授柯碧蓮(Watchareeya Kaveevivitchai)、藥學系助理教授陳登豪與國際學者跨領域合作,推動綠能發展,在儲能科技及碳捕捉技術的研究成果卓越,在臺灣及美國皆已申請專利;有助環境永續,以尖端科技增進社會福祉。

柯碧蓮與陳登豪深入探討有機分子在充放電的反應機制,展示其前瞻性的儲能材料設計,是臺灣學界極少數針對有機電極材料的研究;以有機分子作為正極材料,新一代有機鋰離子電池不僅可提供高達426 mAh/g的電容量,在超高速率 10000 mA/g充放電條件下,仍可保有穩定的電容量達209 mAh/g,即便在1,000次充放電循環後,依舊保有85%電容量,遠勝於目前市面上以無機電極組成的鋰離子電池。

新一代有機鋰離子電池的材料質輕,不含金屬,製造過程較為環境友善,可回收再利用,更可適用於電動車、綠能及大規模儲能科技的發展。

柯碧蓮是臺灣唯一的泰國籍理工學系教授,也是成大跨維綠能材料研究中心成員,107年曾獲科技部愛因斯坦培植計畫年輕學者獎;柯碧蓮在頂尖國際能源期刊《Advanced Energy Materials》發表現今最佳充放電表現的鋰離子電池有機正極材料,這是她與美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)研究員Ilja Popovs博士共同開發的成果。

陳登豪與美國休士頓大學(University of Houston)化學系Ognjen Š. Miljanić教授合作,將新材料應用於捕捉二氧化碳。團隊研發的新技術可大幅減少前置處理與材料再生的能源損耗,在工業廢氣淨化與天然氣純化的應用極具潛力。

Ognjen Š. Miljanić實驗室所合成的孔洞分子晶體,是一種由具規則性孔洞的有機小分子所堆疊而成的材料,不僅環境友善、可回收,更具備了高穩定性、疏水性、以及易再生等特性。由於是新材料,量產進行一般的大規模應用測試不符成本效益,經由柯碧蓮的協助,得以架設系統化氣體傳輸管線,針對少量的新樣品進行氣體分離實驗。

此研究為全球首次試驗,將有機結晶性孔洞材料應用於變壓吸附(Pressure Swing Adsorption)氣體分離技術,在常溫下可將等比例之「氮氣與二氧化碳」或「甲烷與二氧化碳」之混合氣體純化至>99.9%氮氣及>99.8%甲烷;其選擇性吸附二氧化碳的效果,再生難易度,以及能源效益,皆遠優於一般常用的分子篩吸附劑。

陳登豪將此研究成果發表在頂尖國際應用化學期刊《Angewandte Chemie International Edition》,被選為熱門文章,更被評選為期刊封面故事,可見其研究之新穎性與受矚目程度。

成大推行新南向政策成果斐然,是國內首間延攬泰國籍科研人才的大學,更長期推動校內及國際間跨領域合作研究,提供優異的科研環境給國際學者。

泰國籍柯碧蓮表示,成大對於年輕學者栽培不遺餘力,臺灣無論在學生素質、高教環境、學術資源等綜合評價,皆在東南亞首屈一指,惟大多國家對臺灣認識甚少;在新南向政策影響下,如今聽到越來越多泰國學子討論來台深造,卓越研究成果亦是成大推動國際化最佳實例,盼吸引更多國際優秀人才。

成大表示,柯碧蓮與陳登豪的研究成果有助於環境永續,更以尖端科增進社會福祉;高效且環境友善的儲能材料,有效推動綠能發展;碳捕捉技術也有助於碳循環,符合聯合國永續發展目標,2項研究成果,皆在臺灣與美國申請專利。(照片由國立成功大學提供)

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