前瞻技術脈動：能源技術（202514）

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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16日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202514）

開發用於直接氨固態氧化物燃料電池的高效能陽極催化劑
固態氧化物燃料電池(SOFC)是高效率的電化學裝置，可利用氫氣和碳氫化合物等燃料。由於氫氣的堆積密度和沸點較低，其儲存和運輸面臨重大挑戰。福州大學研究人員開發了燒綠石La2Zr2–xNixO7+δ(LZNx)氧化物作為NH3-SOFC陽極催化劑。團隊研究了Ni2+摻雜對這些氧化物的晶體結構、表面形貌、與氧化釔穩定氧化鋯(YSZ)的熱匹配、電導率和電化學性能的影響。研究發現LZNx氧化物表現出n型半導體行為，與YSZ電解質具有優異的高溫化學相容性和熱匹配性。此外，LZN0.05表現出最小的導帶電位和帶隙，作為NH3-SOFC的陽極材料具有更高的功率密度。LZNx陽極的開發滿足了NH3-SOFC中高效陽極催化劑的迫切需求，在透過氨利用支持氫經濟方面向前邁出了重要一步。
參考資料：Developing efficient anode catalysts for direct ammonia solid oxide fuel cells. TechXplore. 2024/06/07.

藻類具有作為再生電力來源的潛力
由Concordia University研究團隊發表於《Energies》期刊的研究成果指出，該團隊開發出一種微型光合作用電池(photosynthetic power cell)，透過光合作用從藻類中提取能源，即使在沒有陽光的情況下也能產生電力，並不斷地收集呼吸過程中釋放的電子。藻類為再生電力供應提供了一個有前景的解決方案，不僅零碳排放，還能從大氣中去除碳。儘管與光伏電池(photovoltaic cell)相比，這項技術目前在發電能力方面還存在限制，但進一步的研究和開發將使其成為未來清潔且經濟實惠的能源來源。此外，製造這些電池的製程使用生物相容性聚合物(biocompatible polymer)，相較於傳統的矽基(silicon-based)技術具有環保優勢。
參考資料：Algae offer real potential as a renewable electricity source. Science Daily. 2024/06/11.

史丹佛大學推出革命性電網儲能液態燃料技術
由Stanford University研究團隊發表於《Journal of the American Chemical Society》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種創新的電網儲能液態燃料技術，對於高效利用再生能源至關重要。研究團隊發現了一種新型催化系統，能直接將電能轉化為異丙醇(isopropanol)，而不產生傳統方法常見的副產品，即氫氣。異丙醇作為一種高密度液態燃料，可利用現有基礎設施進行儲存和運輸，並在需要時轉換回電能。這種方法解決了當前異丙醇生產過程中的低效問題，在能量密度和儲存方面有著顯著優勢。關鍵創新包括使用銥(iridium)作為催化劑，並使用二茂鈷(cobaltocene)作為助催化劑(co-catalyst)，有效地傳遞質子(proton)和電子(electron)，而不釋放氫氣。這項技術的潛在應用非常廣泛，有望改善工業部門和個別再生能源裝置的能源儲存。該研究是由National Science Foundation資助。
參考資料：Stanford Unveils Game-Changing Liquid Fuel Technology for Grid Energy Storage. SciTechDaily. 2024/06/17.

水泥可以把你的房子變成一個巨大的電池
在劍橋，麻省理工學院的研究團隊正在開發出一種可以儲存能量的混凝土。研究人員將水、水泥和一種稱為碳黑的炭磺黑色物質結合，製成了一種名為超級電容器的儲能設備。超級電容器能非常有效地儲存能量，且比鋰離子電池的充電速度快，並且在性能衰退上也較小。然而，超級電容器釋放儲存的電力速度較快，因此對於需要長時間穩定供能的設備並不太適用。雖然現在這種混凝土超級電容器的儲能能力還較低，但研究人員認為，如果能大規模應用，這項技術將有望提供全球經濟去碳化的重要助力。

這種混凝土可以用來在充電時為電動車提供快速的電力補充，也可以做為房屋的基礎，不僅支撐結構，還同時儲存能量。然而，這種混凝土超級電容器並非完全無瑕。現有的超級電容器會快速釋放電力，不適合需要全天供電的住宅。研究人員正在嘗試調整混合物，以使超級電容器的能量釋放更持久。此外，增加碳黑的量可以使超級電容器儲存更多能量，但也會使混凝土變得稍微脆弱。盡管這種超級電容器可以幫助我們減少對鋰的依賴，但仍對環境造成影響。水泥生產是全球人類活動產生的二氧化碳排放的5-8%，製造超級電容器所需的碳水泥需要新鮮製作，不能在現有結構中改裝。但是，這仍然是一項具有前瞻性的創新，應該進一步研究，成為過渡到更潔淨、更可持續未來的重要一環。而就衛生石膏的環保問題，研究人員已經在研究由鋼鐵和化學工業副產品製成的低排放水泥。藉由這些研發帶給未來的辦公室、道路和房屋等，都將可以為清潔能源發電提供儲能的可能性。(1515字；圖1)
參考資料：The cement that could turn your house into a giant battery. BBC News. 2024/06/11.

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