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颱風天新法寶!「硼氫化鈉」讓你擺脫沒電用的窘境

2015/03/17 | | 標籤:

文\王昱夫

颳著大風的夜晚,我們幾個人窩在一塊兒,電視機裡不斷放送著強颱的訊息,像是提醒著我們處境的艱難。孤單的山中小屋,忽然間!喀嚓一聲,一片漆黑,我們知道停電了,可能是電線被扯斷!?可能是電塔倒塌!?原本,我們該一片慌張像熱鍋上的螞蟻,是的,「原本」,不過不用擔心,我們走向放在牆角準備好的一包硼氫化鈉,把白色粉末溶於水後倒進自動化燃料電池發電系統裡,幾分鐘內,整個空間又再度充滿了光亮~(覺得幸福)

這正是中科院材料暨光電研究所開發「3kW級化學氫燃料電池系統」的願景啊!說到燃料電池,最重要的就是要有足夠的原料,也就是氫氣和氧氣供應,經由這兩種氣體反應,電池才能持續產電;然而,目前燃料電池的氫氣供應源大多是高壓氫氣鋼瓶,不但較佔空間,在運輸過程中若發生意外也較危險、難處理。有沒有更好的氫氣來源呢?這個想法逐漸從研究人員的心中萌芽,經過6年的努力探尋,終於,他們完成了以「硼氫化鈉」為原料,搭配產氫觸媒流床與自動化模組的「3kW級化學氫燃料電池系統」!

李俊毅研究員。

李俊毅研究員。

由中科院研發的這個氫燃料電池,其關鍵的技術在於使用了硼氫化鈉(NaBH4)這種白色固體作為產氫原料,並研發了低成本的「鐵鈷複合鎳觸媒」來進行催化,使硼氫化鈉加水產生氫氣的反應加速!經過模組自動化後,便可以根據所需功率自動調整產氫量和燃料電池發電量。

硼氫化鈉這種原料,比起傳統的氫氣鋼瓶有諸多優點,一是它在一般環境下是穩定的白色固體,不會引起劇烈反應,若在運送或儲藏過程中發生洩漏意外,頂多也只需要「把它掃起來」,但今天若是氫氣鋼瓶運送或儲藏中發生洩漏,那可就不是這麼容易處理的了!再來是硼氫化鈉的儲氫量,近乎是高壓氫氣鋼瓶的兩倍,在空間上更加節省!考量到安全性與便利性兩大因素,硼氫化鈉絕對比直接使用高壓氫氣鋼瓶來得好。

接著,針對反應觸媒來說,雖然使用觸媒來催化硼氫化鈉水溶液產氫早已不是新聞,但以往常用的觸媒都是成本較高的貴金屬提高了量產化的門檻,中科院材料暨光電所團隊研發的鐵鈷複合鎳觸媒則有效地降低了材料成本。有了好的觸媒後,研究團隊進一步發展出將其奈米化的技術,在塗布於基材上的同時維持其分散性,避免奈米顆粒聚集,有效提升了反應活性!達到快速產氫的目的!

鐵鈷複合鎳觸媒。

鐵鈷複合鎳觸媒。

硼氫化鈉水溶液流經觸媒流床所快速產生的氫氣,會進一步被導入燃料電池中產生電力,而自動化模組的設計在於可以根據所需的輸出功率,調整硼氫化鈉水溶液通過觸媒流床的流量,相當於控制了氫氣的生成量,從而達到穩定功率的效果。舉例來說,若系統輸出比較大的功率時,系統會自動增加硼氫化鈉溶液流入反應槽的進料時間,增加反應物反應量;反之,若現在系統的輸出過高,而將功率調低的情況下,系統就會提高自動減少硼氫化鈉水溶液的流速進料時間,讓反應的物質變少,產氫量隨即下降到最適宜的值。

在硼氫化鈉水溶液中放入鐵鈷複合鎳觸媒便會劇烈產生氫氣。

在硼氫化鈉水溶液中放入鐵鈷複合鎳觸媒便會劇烈產生氫氣。

「這套自動化燃料電池,比起過去的燃料電池,最優勢的地方就在於使用了固態的產氫原料搭配低成本觸媒,強調『氫氣即產即用』!」接受訪問的李俊毅研究員說道,整個系統擁有極高的潛力可以作為工廠、大型設施的預備電源使用:平時預備幾包容易存放的硼氫化鈉,遇到臨時斷電,只要快速加水溶解,注入至電池系統馬上就能快速產生電力,維持機器運作。目前,這項計畫已與電信業者合作準備開始進行試運,期待不遠的將來,就有機會帶給大家更便利的生活!

想像有ㄧ天,颱風來襲前,當大家出門採購物資,除了泡麵、沙包,你還會看到,每個人肩上都扛了一袋硼氫化鈉粉末(應該就不用買蠟燭了拉),陪我們度過ㄧ個「不斷電」的夜晚!

將硼氫化鈉水溶液倒入3kW級化學氫燃料電池系統。

將硼氫化鈉水溶液倒入3kW級化學氫燃料電池系統。

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