生活新聞

清華大學x英國利物浦大學 發現新型電荷儲存機制開啟永續電池...
爽爆新聞網     2021/06/11 01:47
【記者羅蔚舟/新竹報導】
台灣攜手國際合作研究發展永續電池科技締造新頁!金屬空氣電池以其能量密度高、環境友善及低成本的優勢,成為最具潛力的電動車供電來源之一。清華大學與英國利物浦大學合作研究,發現一種新型的電荷儲存機制,突破了過去鈣空氣電池無法重複充放電的限制。

▲盧奕廷在清華大學重建英國的實驗設備,手上是他設計的電化學反應裝置。(圖/清大提供)

由於鈣在地表的蘊藏量極高,空氣中的氧也可無限取得,因此,清華大學與英國利物浦大學聯手合作這項研究成果,將為開創永續電池科技邁出一大步,同時,這項創新研究已登上最新一期的國際頂尖期刊《化學科學》(Chemical Science),第一作者為清華與利物浦雙聯博士生盧奕廷,由利物浦大學化學系教授哈威克(Laurence Hardwick)與清華大學化工系講座教授胡啟章共同指導,另一位利物浦博後研究員尼爾(Alex Neale)也參與研究。

▲盧奕廷在清華大學重建英國的實驗設備,手上是他設計的電化學反應裝置。(圖/清大提供)

胡啟章教授指出,目前普遍使用可重複充放電的鋰離子電池因載電量有限,且高電壓鋰離子電池有易爆炸的危險,許多科學家因此把研究的焦點轉向了鋅、鋰、鈉、鉀及難度更高的鈣、鎂、鋁等金屬空氣電池,作為未來電動車及風電、太陽能發電的儲能工具。其中的鈣空氣電池具有體積小、能量密度高的優點,可提供電能是傳統鋰離子電池的5倍,但因它只能一次性放電,無法再次充電,研究陷入瓶頸。

▲清華化工系教授胡啟章(前中)的研究團隊,左二為盧奕廷。(圖/清大提供)

胡啟章認為,這項新型態的電荷儲存機制不僅可應用在鈣空氣電池,也將為其他的金屬空氣電池研發指出新的路徑。他特別感謝我國科技部及英國工程和自然科學研究委員會(EPSRC)對這項研究的支持,也期待能早日看到鈣空氣電池的實際應用與量產。

即將在7月取得清華化工博士及利物浦化學博士雙學位的盧奕廷,是板橋高中第一位在大學學測取得75級分滿級分的學生,當年以第一志願進入清華化工系,並以第一名的成績畢業,直攻清華-利物浦雙聯博士。盧奕廷於2018年9月進入利物浦大學的史蒂芬生再生能源中心,在教授哈威克的指導下,接手之前未能完成的鈣空氣電池電解液研究。「沒想到我第一次進實驗室,做了一百個充放電循環,就得到了與過去截然不同的結果。」盧奕廷發現,對單一電極進行充放電循環時,前二、三次的確無法充放任何電能;但當他持續循環數十次以後,卻發現系統竟可逐漸充放部分電能。

▲盧奕廷(左四)加入利物浦大學教授哈威克(右五)研究團隊,與博後研究員尼爾(右三)共同 發現一種新型的電荷儲存機制,突破了過去鈣空氣電池無法重複充放電的限制。 (圖/清大提供)

清華大學與利物浦大學自2012年簽署合作備忘錄、開啟雙聯博士合作計畫,今年已邁入第十年。全球長嚴大任指出,雙方共同指導的博士生達39位,包括13位畢業生,研究領域涵蓋動機、化工、資工、物理、經濟等,成果斐然。特別的是,利物浦來清華的博士生人數甚至是清華派出去的3倍,顯示清華的研究環境得到英方的肯定。

嚴大任說,參與雙聯計畫的博士生第一年在清華學習,第二、三年前往英國,第四年再回台完成畢業論文,即可分別取得兩校博士學位證書。參與的博士生不僅免繳清華及利物浦的學雜費,赴英兩年期間,每月還得可獲清華校方及指導教授合計至少21000元的津貼補助。

(資料來源:爽爆新聞網)