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成大新南向攬才跨域合作 研發高效能鋰離子電池與碳捕捉技術

發佈日期:2021-06-24

國立成功大學化工系泰國籍助理教授柯碧蓮(Watchareeya Kaveevivitchai)與藥學系助理教授陳登豪,一齊與國際學者跨領域合作,推動綠能發展,在儲能科技以及碳捕捉技術的研究成果卓越,在臺灣及美國皆已申請專利。研究成果不僅有助於環境永續,更以尖端科技增進社會福祉。

 

柯碧蓮與陳登豪團隊跨領域合作研究

圖1:柯碧蓮與陳登豪團隊跨領域合作研究

 

柯碧蓮與陳登豪深入探討有機分子在充放電的反應機制,展示其前瞻性的儲能材料設計,這也是臺灣學界極少數針對有機電極材料的研究。以有機分子作為正極材料,新一代有機鋰離子電池不僅可提供高達426 mAh/g的電容量,在超高速率 10000 mA/g充放電條件下,仍可保有穩定的電容量達209 mAh/g,即便在1000次充放電循環後依舊保有85%的電容量,遠勝於目前市面上以無機電極組成的鋰離子電池。

 

新一代有機鋰離子電池的材料質輕,不含金屬,製造過程較為環境友善,可回收再利用,更可適用於電動車、綠能及大規模儲能科技的發展。

 

博士生劉氏黃茹(左)與柯碧蓮助理教授(右)研發高效能有機鋰離子電池

圖2:博士生劉氏黃茹(左)與柯碧蓮助理教授(右)研發高效能有機鋰離子電池

 

柯碧蓮除了是臺灣唯一的泰國籍理工學系教授外,同時也是成大跨維綠能材料研究中心成員,107年曾獲選為科技部愛因斯坦培植計畫年輕學者獎得主。柯碧蓮在頂尖國際能源期刊《Advanced Energy Materials》發表現今最佳充放電表現的鋰離子電池有機正極材料,這是她與美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)研究員Ilja Popovs博士共同開發的成果。

 

陳登豪也與美國休士頓大學(University of Houston)化學系Ognjen Š. Miljanić教授合作,將新材料應用於捕捉二氧化碳。團隊研發的新技術可大幅減少前置處理與材料再生的能源損耗,在工業廢氣淨化與天然氣純化的應用極具潛力。

 

Ognjen Š. Miljanić實驗室所合成的孔洞分子晶體,是一種由具規則性孔洞的有機小分子所堆疊而成的材料,不僅環境友善、可回收,更具備了高穩定性、疏水性、以及易再生等特性。由於是新材料,量產進行一般的大規模應用測試不符成本效益,經由柯碧蓮的協助,得以架設系統化氣體傳輸管線,針對少量的新樣品進行氣體分離實驗。

 

此研究為全球首次試驗,將有機結晶性孔洞材料應用於變壓吸附(Pressure Swing Adsorption)氣體分離技術,在常溫下可將等比例之「氮氣與二氧化碳」或「甲烷與二氧化碳」之混合氣體純化至>99.9%氮氣及>99.8%甲烷。其選擇性吸附二氧化碳的效果,再生難易度,以及能源效益,皆遠優於一般常用的分子篩吸附劑。

 

博士生劉氏黃茹(左)與柯碧蓮助理教授(右)研發高效能有機鋰離子電池

圖3:博士生王耀廷(左)與陳登豪助理教授(右)發表新穎碳捕捉技術

 

陳登豪將此研究成果發表在頂尖國際應用化學期刊《Angewandte Chemie International Edition》,除了被選為熱門文章,更被評選為期刊封面故事,可見其研究之新穎性與受矚目的程度。

 

成大推行新南向政策成果斐然,是國內首間延攬泰國籍科研人才的大學,更長期推動校內及國際間跨領域合作研究,經過數年努力開花結果,證實成大能夠提供優異的科研環境給國際學者。柯碧蓮表示,成大對於年輕學者的栽培不遺餘力。並強調,臺灣無論在學生素質、高教環境、學術資源等綜合評價,皆在東南亞首屈一指,惟大多國家對臺灣認識甚少。在新南向政策的影響下,如今聽到越來越多泰國學子討論來臺深造,卓越的研究成果亦是成大推動國際化的最佳實例,盼可吸引更多國際優秀人才。

 

兩項研究成果,皆在臺灣與美國申請專利。高效且環境友善的儲能材料,有效推動綠能發展;碳捕捉技術也有助於碳循環,皆符合聯合國永續發展目標。柯碧蓮與陳登豪的研究成果,不僅有助於環境永續,更以尖端科技,增進社會福祉。

 

  • 新聞稿/照片提供:國立成功大學
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