開發生物氫能 褶褶生輝

 
2016/12/12 張志玲 | 特約文字編輯     391
 
近年來對於傳統能源將不敷使用的憂慮,使得開發新能源成為本世紀的風頭大事。目前除太陽能、風能外,氫氣因熱值很高,燃燒時會產生高密度的能量和水,但不會有二氧化碳等溫室氣體的生成,此一環境友善的特質使其頗受青睞,也因之展開了生物氫能開發的研究。

一般說來,產氫方法有熱化學法、電化學法及生物法等三種,其中生物法具有乾淨、低耗能、不消耗資源等優點,而且可在常溫常壓下產製,使用的料源又是含醣廢水或農業的廢棄物,所以最受矚目。逢甲大學綠色能源發展中心(以下簡稱綠能中心)從2002年開始就研發厭氧生物產氫的技術,希望產出的氫氣可以作為電力供應的輔助。

產氫速率全世界第一

綠能中心主持人是環工背景出身的林秋裕博士,其他成員還有同校的化工系教師和研究生等。目前此研究團隊在國際生物氫能的領域已享有高知名度,因為他們的產氫速率為全世界第一,而且在台中烏日啤酒廠他們還擁有一座可以拆卸組裝的超大型模組,用以驗證其將釀酒廢水轉換成氫氣的技術。

此一模組的主要設備是醱酵槽,槽裡的溫度、酸鹼值(pH)和氧化還原定位(ORP)等三個參數若設定在最佳範圍內就能快速產出氫氣。同時此模組也被用來測試不同醣濃度的廢水,以收集製造氫氣時的操作參數。

同時,他們也積極的經營國際性的學術交流。例如2006年,林博士與日本及韓國的教授共同籌組了『亞洲生物氫能聯盟』,目標就是要成為日本、韓國、台灣、中國等地生物氫能科技的交流平台,以便互相學習。2010年,林博士接受國際氫能學會邀請,在逢甲大學成立台灣分會,於是擁有了第二個國際交流平台。2015年又成為APEC永久中心的「先進生質氫能技術研究中心」,國際交流空間更微廣闊。

伴隨著這些努力,也帶來了國際性的技術移轉與設備出售的機會。例如在一次APEC會議上,印尼負責燃料電池開發的研究員獲悉林博士具有產氫技術,就派員到台灣學習,甚至轉移技術到印尼。又一般都習知印尼、馬來西亞是棕櫚油的生產大國,而棕櫚油廢水的含醣量很高,所以是生產氫菌的良好食物,氫菌代謝醣以後會生長並排出氫氣與二氧化碳,而綠能中心擁有的串連產氫、產甲烷、讓二氧化碳分離,以及養藻固碳等的整合性技術,就是可用來處理棕櫚油廢水,因此受到兩國重視。綠能中心還組裝了一套產氫設備,提供馬來西亞科學家研究廢水處理和產氫技術。

加強宣導和教育

因綠能中心是台灣的團隊,故使用的料源仍以台灣供應為主。惟一般人士對生物氫能的知識極為有限,使得團隊遇到許多瓶頸。譬如飲料工廠排放的大量廢水就是研究產氫技術很好的料源,可是業者因為認知不足往往躊躇於技術的導入。就算技術被認可需要轉移或出售設備時,又有商業的運作與法令規定的需求;使得開發的技術難以推廣。再加上我國法令對於能源的生產與廢棄物的處理都須符合處理原則,導致盲點重重需要多方突破。

林博士認為,若要突破困境需先做好宣傳與教育的工作,一旦社會大眾擁有氫能概念,工作的推展將會比較順利,所以他出錢出力廣施善緣。例如,為建立社會大眾對燃料電池車的認識,使知燃料電池的燃料是氫氣,氫氣用完後需要更換新的氫氣鋼瓶。於是,他在逢甲大學校園內蓋了一座「綠色氫加氣站」,以此引導大家從燃料電池車聯想到氫氣,再聯想到綠能中心的產氫技術可以提供綠色氫氣,希望藉此加深社會大眾對於再生氫能源的印象。

申請成立產學聯盟

他的另一個努力方向就是在2013年向科技部申請成立產學聯盟,提供業者:(1)技轉說明會與產業創新論壇會。(2)訓練課程培育研發人才。(3)建立產學技術合作交流平台。(4)提供儀器設備使用等的技術服務等。而在技術諮詢方面,則提供液態生質能、生質化學品、生質作物與料源技術等服務,同時也積極邀請相關的上、中、下游業者加入聯盟。

林博士表示,當上、中、下游業者於會議中相互認識後,或許可以找到合作機會,也可能自行迸發出商機的火花。例如一位香港大學教授到逢甲大學參觀時,對於產氫技術與模組設備深感興趣,後來綠能中心與聯盟會員之一的上展儀器公司合作,開發一套桌上型教具賣給香港大學,接洽人士就是這位教授。之後上展公司繼續努力,又開發出氫能結合太陽能的教具參加澳門發明展而獲得銀牌獎,這份榮譽對於上展公司與綠能中心來說都是很大的鼓舞。

成為國際上的領頭羊

從實際面看,生物氫能技術還有漫漫長路要走,未來的困境也相當多。譬如大家對新能源的印象都以太陽能、風能為主,很少有人會提及生質能源,使得綠能中心向企業界籌募研究經費時相當困難。而在邀請業者參加產學聯盟時,也只有曾經和綠能中心合作過的業者較有意願加入,這是爭取入會會員的困難。另一個尷尬點則是研究原料取得困難。生質能源使用的原料,從工業角度說是廢水,從農業角度看是廢棄物,對它們的搬遷政府都有對應法令的限制,可是對生質能源的規範卻付之闕如,所以要想取得足夠的研究原料實在很困難。

另在尋求支援上,研究團隊也煞費苦心,還要懂得洽談技巧。雖然說產氫技術所生產的氫氣可以扮演輔助電力的角色,可是台灣電價便宜,與業者洽談時,若從減少電費負擔角度切入較不易引起業界重視,而必須從節省廢水處理費的新角度來談,才能夠引起業者興趣。又如節能減碳是全球政府所面臨的重要挑戰與責任,所以與政府單位洽談時,又需從減少碳排放量的國家責任方面來談。

目前綠能中心的研究進度是以食品廢水為主要料源,也積極的建立料源資料庫,其最大的願景就是希望能在生物氫能源的領域中成為國際上的領頭羊。如果真要向前跨出一大步,團對最迫切需要的就是企業界與政府部門的支持與協助,倘若這些助力能夠到位,成為國際氫能源領頭羊的願景,將是指日可待。

註:林秋裕教授研究團隊獲科技部104年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:生質能源產學聯盟技術平台,執行期間:2015/02/01~2016/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。