【記者李雨羲綜合報導】當災害發生時，電池經常作為避難設備的能源，然而傳統的緊急發電裝置，大多不利於攜帶與長期用電。因此，來自國立臺灣海洋大學海洋環境資訊系的蕭采宣與輔仁大學財經法律學系的賴廷愷，研發出「微型空氣發電機」，以鎂—空氣燃料電池作為主要發電動力的裝置，不僅體積小且輕便，更結合綠色化學思維使用環境友善的材料。此研發在2023第七屆全國「慈悲科技創新競賽」取得第一名的佳績，同時為儲能備災的應對方式提供新選擇。 團隊研發的「微型空氣發電機」於2023第七屆全國慈悲科技創新競賽中獲得第一名與特別獎的榮耀。 　圖／賴廷愷提供「過去常用的乾電池和充電電池容量有限，汽柴油發電機又非常笨重。」賴廷愷表示，本次研發的鎂—空氣燃料電池重量只有430公克，相較於過去的發電機更便於攜帶。同時，發電機除了本身安裝LED照明，也可藉由連接USB插孔，供電給其他電子產品使用。 目前發電機以個人攜帶為主進行較為簡易的設計，團隊表示未來可透過加裝渦輪、改變電池排列等等方式，提高發電功率。 　圖／賴廷愷提供使用發電機時只需將鎂金屬顆粒透過上方孔洞投入，並從另一個管道倒入檸檬酸等酸性液體，即可藉由內部的燃料電池發電。電壓大約5伏特、電流1.5安培，適用於大部分的一般電器，並且10公克的鎂金屬便可以持續用電一天。而在材料的保存與補充上，只需將鎂金屬與發電機分開存放即可，無須特殊包裝或容器，更沒有保存期限的限制。此外，若鎂金屬使用完畢，也可以直接於一般材料行購買。「我們曾試過以鋁作為燃料發電，但它會產生環境難以處理的廢棄物。」蕭采宣表示，在媒材挑選上，他們嘗試結合綠色化學思維，將對環境影響程度納入挑選金屬燃料的考量，所以選擇不會產生毒性的鎂，作為與氧氣作用的電池陽極端。而在打造發電機外殼時，則選用在自然環境中可自行分解的塑膠。「設備以鎂與空氣作為燃料，同時也回收兩者反應所產生的氫氣進行發電。」賴廷愷說明，發電機以開放式孔洞讓空氣能夠自然流入，並以能夠吸附氧氣的活性碳多孔結構，在燃料電池中與鎂金屬產生反應。而為了將額外生成的氫氣自然回收，他們在內部裝設氫—空氣燃料電池，不僅可以減少氫氣外洩的可能性，更能藉此產生更多電能。 發電機內部不僅裝設鎂—空氣燃料電池，更使用氫燃料電池回收鎂與氧反應後的生成物進行二次發電。　圖／賴廷愷提供。談及未來發展，蕭采宣表示可以嘗試透過改變電池排列等方式，擴大發電機規模及實用性，將個人使用延伸至社區家用。對此，國立清華大學工程與系統科學系暨研究所教授陳燦耀則說：「鎂金屬作為儲能與發電互補的供電系統，確實有其亮點，若可進一步提高容量與能量密度，前景可期。」但他也提到，日前的技術尚未成熟。相較於現階段常見的鋰電池或正在積極研發的鈉電池，鎂電池容量與功率較小，及原料地球存量較低，後續發展與技術突破仍待努力。

【記者徐嘉璟綜合報導】鋁擠工廠用鹼液清除模具中的殘留鋁渣後，會產生大量具汙染性的含鋁廢鹼液，廠商往往需付出高額處理成本。有鑑於此，國立高雄大學應用化學系團隊發明「線上純化溶鋁程序」，運用鎂化合物改良回收鋁的效率，並將廢鹼液回收再利用，盼能促進綠色、循環經濟。此發明於6日獲「2020全國循環創新競賽」的循環綠色創新主題優勝。 國立高雄大學應用化學系學生顏煜昇、蘇毓婷和林謙（左起）組成團隊「精靈煉水」發明「線上純化溶鋁程序」，獲「2020全國循環創新競賽」的循環綠色創新主題優勝。　圖／蘇毓婷提供一般鋁擠工業會將鋁放入模型，擠壓出特定形狀的鋁製零件，但製作完畢後，模具的邊角會留下鋁殘渣。高大應化系特聘教授蔡振章解釋，為了洗淨殘渣，工廠會先用氫氧化鈉鹼液溶出模具內的鋁，形成含鋁廢鹼液，接著加入硫酸，利用酸鹼中和反應，形成硫酸鋁。此舉雖能排除廢鹼液中的鋁離子，卻會降低廢鹼液的酸鹼值，使鹼液無法回收再利用。除破壞鹼度的問題外，由於硫酸鋁為易溶於水的電解質，會導致處理後的廢液仍存有過量的鋁，而不符合排放標準。為了保留鹼度並有效清除廢鹼液中的鋁離子，高大應化系學生蘇毓婷表示，團隊先控制溫度和時間，製備不同於市售的鹼性硝酸鎂（註1），以其代替硫酸加入含鋁廢鹼液，得到不溶於水的水滑石，提高除鋁效率，並維持回收後的廢液鹼度。藉此，工廠能回收利用廢鹼液，減少新鮮鹼液的使用量和成本，同時實踐環保理念。註1：一般市售硝酸鎂為酸性。而水滑石是一種具高價值、多用途的奈米材料，可用於塑膠添加劑、反應催化劑等。蔡振章補充，原先利用硫酸除鋁得到的硫酸鋁，每公斤僅價值約新台幣40元，至於一公斤的水滑石則可賣約4300元，收益增加百倍。蘇毓婷表示，團隊亦利用微胞自我組裝法（註2），使鎂離子、鋁離子等微小粒子可自行聚集，形成規則排列、價值較高的純相水滑石。註2：微胞自我組裝法是一種常見的奈米材料合成方法。在適當的反應條件下，如溫度、時間，使小粒子不需外力，就能自行聚集形成具有規則結構、週期性的排列。 團隊利用硝酸鎂和水熱反應，成功將含鋁廢鹼液（左）回收並分離為再生鹼液（中）和水滑石（右）。　圖／蘇毓婷提供另外，團隊也考量工廠運作的安全性，因此使用水熱法（註3）於不鏽鋼釜內進行除鋁流程，蘇毓婷說：「團隊使用水熱法將反應溫度設定於100度以下。」因反應溫度低，釜內隨高溫產生的水蒸氣壓力較弱，可避免壓力過大產生爆炸，降低操作的危險性。此外，團隊發明提升含鋁廢鹼液的回收率，藉此節省廢液儲存的空間，也減少外漏污染的疑慮。註3：水熱法指以水為溶劑，加入反應物後，在一定溫度和壓力下，於密封的容器進行化學反應。此方法的優點為反應溫度較低、步驟簡單，並較易控制產物的理想配比及結構形態。團隊先於廢鹼純化設備（左）進行水熱反應除鋁，再利用奈米材料過濾設備（右）將水滑石與再生鹼液分離。　圖／蘇毓婷提供喬泰鋁業營業部吳小明（化名）表示，含鋁廢鹼液具有腐蝕性，因此工廠建有儲存槽管理廢液，需耗費大量成本，團隊發明若能減少廢液，可減輕管理壓力，他樂觀其成。目前，團隊技術已進入專利審查階段，蘇毓婷表示，希望未來能改良此次發明，「解決含有不同離子種類的廢水，製備不同的奈米材料。」