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第1787期
2023-11-30
新知

廢氣再利用！　元智以「TiFe基合金」純化氫氣自生電

【記者黎昕俞綜合報導】由於氫的分子結構不含碳，因此在未來減碳的趨勢下，氫能源受到廣泛關注。由元智大學機械工程學系副教授沈家傑帶領學生謝睿宇、曹珺傑及孫嘉宇，研發出「TiFe基氫氣純化發電組」，可在廢棄氣體中純化出氫氣，進而在燃料電池裡與氧氣反應產生電，榮獲2023台灣能「永續能源創意實作競賽」大專綠能創新組金牌。

元智大學機械系師生團隊，研發「TiFe基氫氣純化發電組」，榮獲2023台灣能「永續能源創意實作競賽」大專綠能創新組金牌。　圖／團隊提供


在台灣半導體或電子業，生產過程中會產生含有雜質的餘氫。若將當中的廢氣去除，純化後的氫氣便可以循環再利用。因此，研究團隊自製儲氫合金TiFeNi，利用獨有的儲氫能力，將其置入「TiFe基氫氣純化發電組」，讓分離過後的氫氣可以重複使用，並與氧氣反應產生電。經實驗測試，該技術在廢氣中含有50%以上的氫氣時，能夠將其純化至可利用的濃度。

照片右方為「TiFe基氫氣純化發電組」燃料電池主體，將純化後的氫氣注入其中，與氧氣反應可以產生電。　圖／團隊提供


由於氫氣與合金進行化學反應時，會放出大量熱能並分解成氫原子。就讀元智大學機械系謝睿宇將純化過程形容為跳棋遊戲，「當氫氣碰到合金表面的空隙時，會像跳棋般進入空隙裡面，接著滲入到更深層的部分，那金屬就會把它卡住，讓氫原子不容易跑出來。」接著，團隊對合金加熱產生分解反應，「氫氣在吸收能量後，可以擺脫合金的束縛，重新跑出來結合成氫分子。」元智大學機械系曹珺傑補充道。

研究團隊自製儲氫合金TiFeNi，可以將氫氣從工業廢氣中分離出來，並且再利用。　圖／團隊提供


有別於市面上的儲氫技術需要存放在高壓鋼瓶，團隊使用的儲氫合金TiFeNi因壓力要求較低，不易有破損而大量放出氣體的危險，在使用上的安全性相當足夠。而且，相較起其他儲氫合金材料，因原物料價格高昂故成本居高不下，儲氫合金TiFeNi可大幅降低純化氫氣的成本。惟團隊坦言儲氫合金TiFeNi相較起來使用耐性更低，面對儲氫合金在純化過程中，雜質氣體會隨時間在合金表面聚集，造成阻擋氫氣無法進入其內部的問題。另外，如何讓每次純化氫氣的數量比以往更多，也是團隊目前研究發展目標之一。

南臺科技大學化學工程與材料工程系暨研究所副教授蘇順發補充，可以嘗試進行氫氣與其他多種氣體的分離，例如透過化石燃料所產生的氫氣等。他建議道：「除了TiFeNi合金外，可以嘗試其他組合，例如將少數鐵置換成錳、鉻等金屬，試試其純化條件與效率。」 

標籤：氫能源 , 永續創新 , 元智大學 , 發電機 , 氫氣純化

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