前瞻技術脈動：能源技術（202512）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年4月25日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202512）

熱電池以創紀錄的效率從熱能中收集電力
將能源以熱能形式儲存具有重大潛力，但挑戰在於有效地將熱能轉換回電能。由University of Michigan研究團隊發表於《Joule》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種新型熱轉能轉換器(heat-to-energy converter)，轉換效率為創紀錄的44%，超越了蒸汽渦輪引擎(steam turbine)平均約35%的效率。這種熱光伏(thermophotovoltaic)電池代表著永續、大規模再生能源儲存的重要一步。隨著再生能源價格的下降，目前主要挑戰在於解決間歇性(intermittency)問題。開發高效的能源儲存系統，如電池，對於克服該挑戰至關重要。其中一種有前景的方法為將能源儲存為熱能，但將儲存的熱能高效轉化為電力是一項複雜的任務。研究團隊新開發的電池是基於熱光伏原理運行，吸收紅外光子來產生電力。該電池使用碳化矽(silicon carbide)作為熱儲存材料，在測試中表現出令人矚目的44%效率。這種設計為在類似溫度下運行的現有技術提供了更高效的替代方案。這項技術的潛在應用範圍包括利用工業製程中的多餘熱量，以及與太陽能和風能系統整合。
參考資料：Thermal power cell harvests electricity from heat at record efficiency. New Atlas. 2024/05/27.

研究者開發策略來控制界面傳熱，實現環保冷卻應用
香港科技大學的研究團隊開發了以水吸附過程強化界面熱傳導的新策略，可用於改善各種應用的環保冷卻性能，例如電子產品、建築物和太陽能面板的散熱。研究團隊使用金屬有機框架材料(MOFs)的吸水特性，在MOFs和接觸材料之間形成水通道。這些水通道就像是額外的熱傳輸路徑，可以顯著強化熱能的傳遞。透過實驗和分子動力學模擬，結果發現熱傳導率增加了7倍以上，相關研究已於期刊《Nature Communications》上發表。
參考資料：Researchers develop sustainable strategy to manipulate interfacial heat transfer for eco-friendly cooling applications. TechXplore. 2024/05/28.

新的量子點技術提高太陽能電池效率
由Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology、Kyungpook National University和Chungnam National University研究團隊發表於《Small》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種新的「脈衝整形」(pulse-shaped)光方法，以增強PbS量子點太陽能電池的電導率(electrical conductivity)，可取代傳統的熱處理過程。這種創新技術可定期產生大量能量，顯著提高效率，並可解決PbS量子點太陽能電池暴露於光線、熱和潮濕而產生缺陷的問題。研究成果將促進量子點技術在光電設備中的生產和更廣泛應用，可在太陽能技術領域中實現更輕鬆的生產和提高效率。該研究是由Creative Allied Project of The National Research Council of Science and Technology of Korea、Basic Research Lab Project of The National Research Foundation of Korea和Regional Innovation Leading Research Center for Carbon-Neutral Intelligent Energy System of Kyungpook National University資助。
參考資料：New Quantum Dot Technology Improves Solar Cell Efficiency. SciTechDaily. 2024/05/29.

利用太陽能和農業廢棄物製造氫氣的新方法
氫基燃料是最有前途的清潔能源之一。但生產純氫氣是一個能源密集型過程，通常需要煤炭或天然氣以及大量電力。伊利諾大學芝加哥分校的工程師設計的新方法，僅使用太陽能和農業廢物（例如糞便或穀殼）從水中製造氫氣。該方法將從水中提取氫氣所需的能量減少了 600%，是為綠色氫氣生產的新工藝。該方法使用一種稱為生物炭的富含碳的物質來減少將水轉化為氫氣所需的電力。透過使用太陽能或風能等再生能源並捕獲副產品用於其他用途，該過程可以將溫室氣體排放量減少到淨零。研究人員透過將硫酸與農業廢物、動物廢物或污水混合，他們產生了一種稱為生物炭的漿狀物質，富含碳。由牛糞製成的生物炭。將電力需求降低了六倍，大約是1/5伏。能量需求足夠低，研究人員可用一個標準矽太陽能電池在 0.5 伏特電壓下產生大約 15 毫安的電流來為反應提供動力，低於 AA 電池產生的電量。為了使該過程實現淨零排放，它必須捕獲反應產生的二氧化碳，這可能帶來環境和經濟效益，例如生產純二氧化碳來生產碳酸飲料或將其轉化為乙烯和其他用於塑膠製造的化學品。(1316字；圖1)
參考資料：New method makes hydrogen from solar power and agricultural waste. phys.org. 2024/05/30.

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