研究成果

(2020年成果)
子計畫八：綠能設施開發
主持人：汪俊延
團隊成員：宋振銘、楊錫杭、林俊良、許志義、賴盈至

一、子計畫推動重點、成果與特色亮點

低品位的鎂廢料和S.S.304不鏽鋼網（LMGS/S.S.藕片）用於生產氫氣，該反應還包含伽凡尼腐蝕。 NaCl的添加可以有效地增加氫氣的產率。而在產氫過程中發現畜牧廢水的離子濃度皆有下降，並且在反應1小時後農牧廢水會逐漸轉為清澈透明。
研發非鉑觸媒膜電極，減少貴金屬用量，有效降低產氫設備成本。本研究於鹼性離子交換膜電解產氫陽極電極，使用濕浸漬方法開發Vulcan XC72R碳黑附載的雙金屬PdNi奈米顆粒(PdNi/C) ，合成並分析各種Pd：Ni wt.%的PdNi/C電催化劑。經由XRD證實成功製備了(PdNi/C)電催化劑，且微晶尺寸小於4nm。此外，通過X射線光電子能譜(XPS)測定Pd和Ni的表面電子態，結果表明由於催化劑中Pd氧化的抑制，能觀察到PdNi的共存。最後使用雙金屬Pd-Ni/C陽極催化劑和商業Pt/C陰極催化劑在H2/ O2下測試，結果表明Pd：Ni重量百分比為50：50時，量得最佳的電化學CV圖(圖1)，也顯示出最高峰值功率密度302 mW/cm2，證實該結果與循環伏安法表現一致，具有最大的電化學活性表面積 。也運用於電解產氫裝置，在搭建一高效率之電解產氫儲能裝置(如圖2)，能進行網路即時監看產氫機運轉，已達成每小時產出500 NL的製氫(如圖3)。
 
鎂廢料產氫及燃氫發電，以不同類共晶鎂合金於農牧廢水中進行產氫，氫氣產量每克類共晶鎂合金(Mg-1Cu)最高可達到900毫升，本計畫亦藉由合金組合，建構出連續供給氫氣達11小時(40公升)的產氫模式。目前已於本校溪心壩牧場構建一燃氫發電系統，滿載發電量達10KW/Hr，整合太陽能電池模組，綠能發電比例已臻牧場用電25%。
材料科學與工程學系汪俊延教授團隊促成國家中山科學研究院所委托「A205鋁合金基礎耐腐蝕特性評估測試」研究案，計畫金額為198,000元。另外，促成產學技術聯盟合作計畫「金屬加工件之應力優化與量測聯盟」，擔任計畫主持人(2020/02/01~2021/01/31)。計畫金額為2,000,000元。


最快速淨化農牧廢水(清洗排泄舍地板廢水)，於淨化過程中，同時製造氫能源。本研究透過使用無法回收再利用之鎂廢料(低品位鎂廢料)，藉由熔煉鑄造的方式將鎂廢料沾附於不銹鋼網上；此有利於形成伽凡尼腐蝕增加腐蝕速度。本研究透過腐蝕鎂廢料而釋放出電子與電解液(農牧廢水)中的H 離子還原形成氫氣。在產氫反應中農牧廢水會逐漸轉為清澈，進一步追蹤產氫過程時水質的變化，並在實驗後對廢水做各項水質檢測以利於後續的排放。檢測項目共有總磷、總硫、總氮、化學需氧量、生化需氧量、濁度等6項。
研發非鉑觸媒膜電極，減少貴金屬用量，有效降低產氫設備成本。本研究於鹼性離子交換膜電解產氫陽極電極，使用濕浸漬方法開發Vulcan XC72R碳黑附載的雙金屬PdNi奈米顆粒(PdNi/C)，合成並分析各種Pd：Ni wt.%的PdNi/C電催化劑。該技術運用於電解產氫裝置。

賴盈至副教授指導盧弘惟、鄭維元、卜乙芳、林靖原同學參與2020全國循環創新競賽，榮獲循環創意應用第一名殊榮。
賴盈至副教授指導吳衍徵、盧弘惟同學獲得109年精密工程論文競賽銀獎殊榮。

賴盈至副教授團隊致力開發全球首創實現室溫自修復及發電軟性材料，並榮獲「2020未來科技突破獎」。且獲選為未來科技展前記都會亮點成果(全國僅4件)。