【低碳產氫技術及其應用】與【鋰電池資源轉生與高值應用】技術專題

工業材料雜誌 451 期

出版日期 : 2024/7/5
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雜誌簡介

淨零永續「氫」引擎,化氣候、能源、環境三大危機為轉機
在過去的工業發展中,氫氣是一種化學品,廣泛用於石油與化學工業,氫氣的製造來自天然氣重組或煤氣化而成,價格雖然低廉,但卻伴隨著二氧化碳排放問題。現今隨著再生能源的普及與氣候變遷的因素,氫氣成為2050年全球淨零碳排重要的解方之一,氫氣扮演的不僅僅是化學品,更是能源轉換、儲能、煉鋼還原劑、CO2再利用原料等能源的角色,應用領域涵蓋工業去碳化、綠色能源生產與儲存,氫能將成為最具發展潛力的潔淨能源。


未來綠氫是實現碳中和與因應氣候變遷的關鍵,預估到2050年時綠氫可貢獻全球減碳20%以上,年減碳量超過80億噸,全球氫氣供應鏈(包括產氫、儲氫、運氫與用氫)累計投資金額將達到9兆美元,預估每年綠氫的生產量將達到6億噸,應用於化學/化工原料、交通運輸業(結合氫氣燃料電池)與電力產業。臺灣為出口導向的經濟體,在當今全球淨零趨勢下,產業未來勢必將面對國際碳管制的嚴峻挑戰。本期「低碳產氫技術及其應用」專題中,將介紹新穎的產氫技術與儲氫技術發展現況,其中包括由工研院材化所開發的鹼性膜電解水產氫技術與天然氣裂解產氫技術、逢甲大學賴奇厚教授在微生物暗/光醱酵產氫技術的研究,讓國內讀者與產業界瞭解全球低碳氫的最新技術發展。而因應未來運輸減碳需求,交通部已展開燃料電池巴士示範運行計畫推動,中油預計在2024年底完成臺灣第一座加氫站,專題中也特別邀請中油綠能科技研究所分享加氫協定之研究與未來發展趨勢,讓讀者能瞭解加氫站之儲氫與加氫安全規範,使民眾不再聞氫色變,以期臺灣成功邁向氫能的康莊大道。

鋰電池資源再生:循環經濟與綠色未來的新動力
近年各國極力推廣綠能產業,鋰電池市場因應用領域大幅拓展,帶出大量的廢棄資源,在過去五年快速攀升;市場應用擴大也帶動正極材料使用量不斷增加。鋰電池正極材料決定鋰電池的能量密度、循環壽命與安全性,且由於含有貴重金屬元素如鋰、鎳、鈷、錳等,占鋰電池成本三成以上。依不同正極材料,鋰電池主要可分為鋰鐵電池(LFP)、鋰鈷氧電池(LCO)、鋰錳氧電池(LMO)、鋰鎳鈷錳(NMC)三元電池、鋰鎳鈷鋁(NCA)二元電池及鈦酸鋰電池(LTO)。由於各種材料的性能與優缺點均有不同,適用領域和發展前景也不盡相同,如:NCA及NMC鋰電池屬高能量型,適用於電動車領域;LFP及LTO則屬於高安全且長壽命型鋰電池,廣泛應用在儲能系統領域。

另一方面,早期不論消費電池、動力電池甚至是儲能電池皆陸續進入報廢期,預計未來2~3年鋰電池將迎來大規模退役潮。由此可知發展綠能產業也將帶動電池循環產業的價值及需求,從退役鋰電池透過循環再利用技術取得有價資源,將有利於降低鋰電池生產成本並提高綠能產業經濟效益。工研院材料與化工研究所投入開發鋰電池循環技術多年,涵蓋材料再設計(Redesign)、回收(Recycle)、再生(Regenerate),並整合軟(電池材料資料庫)、硬(智慧化分選)技術,更有效地進行鋰電池循環再生,不僅節能減碳、提升經濟效益,同時開創綠能與循環經濟整合之創新產業。本期「鋰電池資源轉生與高值應用」技術專題,邀請專家學者貢獻其專業資訊與研究成果,從技術發展、環境資源、法規追蹤、國際趨勢以及應用市場評估等面向做相關探討。期待未來能有更多產學研先進共同參與,一起為鋰電池資源轉生、高值應用產業化以及打造自主循環供應鏈而努力。

主題專欄與其他
能源/儲能專欄「長航時無人機系統潔淨複合電力應用」分享工研院投入氫能與燃料電池技術發展,積極在無人機上延伸應用,相較於傳統鋰電池電力系統,其飛行時間可達3倍以上。並藉由機身輕量化設計,提供氫燃料電池無人機更多酬載重量空間,可滿足戶外巡檢、商業物流、緊急醫療運輸等使用需求。纖維紡織專欄「全球機能性服飾品牌的發展趨勢—永續優先」分析國際品牌的永續發展策略與臺灣紡織業者的發展緊密相連,主要瞄準於設定減碳目標、採用永續材料、朝向無毒化學品以及增加再生能源使用比重等方向,國內業者需持續投入產品碳足跡盤查,並朝向低碳材料及低碳製程等低碳解決方案發展,以強化產業競爭力。淨零永續專欄「低碳原料技術在造紙業的應用」介紹造紙產業低碳原料技術,如:發展低碳廢紙回收技術、造紙污泥回收再利用及導入低碳填料取代部分紙漿纖維在造紙業的應用等,以加速造紙業節能減碳,創造資源永續循環及淨零碳排的綠色造紙產業。專文篇篇精彩,歡迎賞閱!

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