前瞻技術脈動：能源技術（202513）

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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5月14日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202513）

將二氧化碳轉化為燃料和產品的更好模型
來自勞倫斯柏克萊國家實驗室（柏克萊實驗室）和加州大學柏克萊分校的科學家團隊開發了一種新方法，透過物理建模來理解這項有前途的技術。這篇發表在《自然化學工程》雜誌上的論文可以幫助科學家了解如何提高膜電極組裝效率。要實現這一目標的一種方法是使用膜電極組件，該組件由由膜分隔的兩個電極組成。團隊對其模型進行了虛擬實驗，以探索不同的膜電極組件設計在二氧化碳利用率和所需產品選擇性方面的表現。「透過這項工作，我們展示瞭如何利用化學工程原理來開發這些即將上線的先進技術，」他說。 “這為我們提供了優化這些電池設計和材料的見解和想法，以便我們能夠繼續前進並製造它們。”
參考資料：A better model for converting carbon dioxide into fuels and products. TechXplore. 2024/06/03.

離子液體電解質可將二氧化碳有效轉化為燃料和化學品
為了推進正在進行的高效電化學轉化研究，同誌社大學的科學家們推出了一種經濟高效的方法，可以從CO2生產有價值的碳氫化合物。該研究發表在《Electrochimica Acta》雜誌。利用鹼性銀(Ag)電極生產乙烯和丙烷。氧化物為電解質的離子液體。「大多數關於使用室溫液體電解質進行CO2電解質的研究都集中在電極的催化性能上。在這項開創性的研究中，我們將重點放在電解質上，甚至在簡單的金屬電極上也成功地產生了有價值的碳氫化合物氣體，」定制電解質可以導致本體溶液中以及電極/離子液體電解質界面處的CO2相變發生分子水平的變化，並提出了一種能夠合成獨特碳氫化合物（如：丙烯（C3H6））的工藝，將有助於推進CO2利用技術並促進材料科學的學術進步。
參考資料：Ionic liquid electrolyte enables efficient CO₂ conversion to fuels and chemicals. TechXplore. 2024/06/03.

突破極限：串聯太陽能電池實現超過20%的效率
科學家正在透過開發串聯太陽能電池來提高太陽能電池的效率，可超越單接合(single-junction)電池的肖克利-奎伊瑟極限(Shockley-Queisser limit)。由University of Science and Technology of China研究團隊發表於《Energy Materials and Devices》期刊的研究成果指出，該團隊開發出一種將三硒化二銻(Sb2Se3)和鈣鈦礦結合的串聯太陽能電池，實現了超過20%的能量轉換效率。這種創新的串聯電池使用三硒化二銻作為底層電池材料，這在先前的研究中尚未被充分探索。上層電池則使用了寬帶隙有機無機混合鈣鈦礦(wide-bandgap organic–inorganic hybrid perovskite)材料。透過優化上層電池的透明電極(transparent electrode)並改進底層電池的製備程序，研究團隊實現了20.58%的能量轉換效率，證明了串聯電池比單接合電池在陽光吸收和轉換能力上更為優越。此外，該電池具有優異的穩定性和無毒組件，使其成為一種可行且環保的解決方案。研究團隊計劃開發整合性更佳的二端(two-terminal)串聯太陽能電池，並繼續提高設備性能，為更高效和永續的太陽能技術鋪平道路。該研究是由National Key Research and Development Program of China、National Natural Science Foundation of China和Wuhu Major Engineering Application Project, China等機構資助。
參考資料：Pushing Past Limits: Tandem Solar Cells Achieve Over 20% Efficiency. SciTechDaily. 2024/06/03.

以氨為燃料的船用引擎可將二氧化碳排放量減少 50%
Woong Park領導的聯合研究小組、韓國船級社、HD現代重工、HD韓國造船與海洋工程公司、韓國船舶與海洋工程研究所(KRISO)和群山國立大學已在 KR測試與認證中心(KR TCC)成功展示了使用液化天然氣-氨雙燃料引擎的技術。研究團隊透過向船用引擎燃燒室高壓注入氨進行了測試，並保持了高功率和熱效率的穩定燃燒。氨是一種很有前途的碳中和燃料。然而，由於腐蝕性和毒性等問題，它是一種難以作為燃料供應進行管理的材料。此外，由於需要高點火能量來點燃，並且由於燃燒速度慢而導致不完全燃燒增加，因此導致以氨為燃料的船用發動機的發動機功率和效率降低的問題。以氨為燃料的技術論證測試，透過改變MW級LNG-氨雙燃料引擎供給系統中的O型圈材料得到了驗證。材料的改變，防止了腐蝕和氨外漏，並減少了50%以上的二氧化碳排放。(1465字；圖1)
參考資料：volcanic ash: The cheapest battery for solar energy storage. TechXplore. 2024/06/10.

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