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前瞻技術脈動： 能源技術（202519）

關鍵字：鋰金屬電池；清潔能源；冷卻系統；資料中心；微電網模型；分散能源系統；鋰離子電池回收；焦耳熱閃蒸法(FJH)；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2025年7月9日
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圖、 前瞻技術脈動：能源技術（202519）
 
工程師開發出適用於高溫的安全且可長循環的鋰金屬電池
隨著電池在日常生活中的普及，現有商業電池存在安全性問題、壽命有限及高溫下功率密度不足的缺點。然而，在如醫療設備消毒、地質勘探及反應爐等工業領域，高溫環境的電池需求日益增長。香港大學機械系的申東明教授的研究團隊開發出新一代鋰金屬電池，其核心技術是無微裂紋的聚合物電解質。這些電解質透過簡單的一步點擊反應合成，具有抗枝晶生長、不可燃、高電化學穩定性及在高溫下保持一定的離子導電率。相較之下，傳統液態電解質鋰金屬電池在高溫下循環次數少於10次，此突破可望推動新一代鋰電池中的陰離子聚合物電解質設計，並有潛力實現快速充電，使電動車在喝杯咖啡的時間內完成充電，邁向清潔能源的未來。
參考來源: Engineers develop safe and long-cyclable lithium metal battery for high temperatures. TechXplore.2024/07/22

冷卻的解決方案：設計下一代冷卻系統以幫助資料中心變得更加節能
目前資料中心耗費大量能源進行冷卻，並且隨著人工智慧運算需求的增加，未來的能耗問題將更加嚴重。目前數據中心主要依賴空氣或液體冷卻系統，但這些方法在能源消耗上效率不高。美國密蘇里大學的研究團隊提出了一種兩相冷卻(two-phase cooling)技術，利用液體在薄金屬表面上沸騰蒸發來達到散熱效果。這種系統可以在冷卻需求較低時被動運行，不耗費能源，而在需要更多冷卻時則會啟動機械泵來增加散熱能力。初步測試顯示，這種兩相冷卻技術能顯著降低數據中心的能源消耗。研究團隊表示，他們正努力將這種冷卻系統設計成容易安裝和拆卸的模組，期望在未來十年內能廣泛應用於人工智慧運算的數據中心中，相關研究成果已發表於《Applied Thermal Engineering》期刊。
參考來源: A cool solution: Designing a next-generation cooling system to help data centers become more energy efficient. TechXplore.2024/07/25

新的微電網模型考慮了分散能源系統的公平設計
德國卡爾斯魯爾理工學院的研究團隊在《Nature Sustainability》期刊上發表對設計微電網標準的研究，以確保不同社會群體在能源分配上得到公平對待。微電網是一種本地化的分散式能源系統，能在自然災害或網路攻擊導致的大規模停電中增進城市基礎設施的韌性。研究指出，氣候變遷增加了極端事件的可能性，微電網能減少大規模停電的風險，確保公共服務的關鍵基礎設施持續運行。研究團隊開發了一個模型，考慮了技術和社會經濟因素，並以北卡羅來納州的佛羅倫斯颶風後的停電歷史資料為基礎，分析了基礎設施的脆弱性和社會弱勢群體的能源獲取情況。研究建議每個城市應設計多個微電網，確保公平分配和獲取關鍵服務。
參考來源: New microgrids model takes into account a fair design of decentralized energy systems. TechXplore.2024/07/26

98%回收率：科學家開發出新的電池回收改善方案
傳統的回收技術通常需要透過耗能的熱處理或化學過程將電池材料分解為元素形態，成本高昂且對環境影響甚大。由Rice University研究團隊發表於《Nature Communications》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種革命性的鋰離子電池回收方法，實現了98%的金屬回收率。該創新方法使用了一種名為無溶劑焦耳熱閃蒸法(flash Joule heating, FJH)的技術，將電池廢料迅速加熱至2,500K（絕對溫度），創造出具有磁性的材料。該過程透過磁性方法實現了電池元件的高效分離和純化，顯著降低了金屬雜質，同時保持了材料的結構完整性。這種方法不僅提高了回收效率，透過有效回收有價值的電池材料，還可支援電動車的永續生產。該研究是由Air Force Office of Scientific Research、 U.S. Army Corps of Engineers ERDC和Rice Academy Fellowship資助。(1225字；圖1)
參考來源: 98% Recovery – Scientists Develop New and Improved Battery Recycling Method. SciTechDaily.2024/07/28

 

 
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