電化學的技術應用:電化學小聯盟

 
2014/10/20 吳美枝 | 特約文字編輯
元智大學環境科技研究中心,是國內大學校園內環保署所認定採樣、鑑定之機構,是極少數榮獲台灣高等法院檢察署認定採樣檢測鑑定機構之一。 印刷電路板粗化技術是小聯盟成功幫助企業改進製程的一個案例。圖下方左邊是粗化後的結果,右邊則是粗化前的形態。 新型的硬水處理技術是小聯盟獨家研發成功,能在封閉的系統內重複使用,且無廢水產生,並能大幅改善產線各種冷、熱交換循環系統以及空調系統的效率與壽命。 ICP重金屬分析檢定儀器,可以分析檢驗目標未知的成分,特別是重金屬,為小聯盟進行廢棄物組成分析的重要工具。 小聯盟成員具有廢棄物及廢水處理的專業背景,能全面掌握企業產線末端的廢棄物排放情況。圖為水質檢測專用儀器。
  • 元智大學環境科技研究中心,是國內大學校園內環保署所認定採樣、鑑定之機構,是極少數榮獲台灣高等法院檢察署認定採樣檢測鑑定機構之一。
  • 印刷電路板粗化技術是小聯盟成功幫助企業改進製程的一個案例。圖下方左邊是粗化後的結果,右邊則是粗化前的形態。
  • 新型的硬水處理技術是小聯盟獨家研發成功,能在封閉的系統內重複使用,且無廢水產生,並能大幅改善產線各種冷、熱交換循環系統以及空調系統的效率與壽命。
  • ICP重金屬分析檢定儀器,可以分析檢驗目標未知的成分,特別是重金屬,為小聯盟進行廢棄物組成分析的重要工具。
  • 小聯盟成員具有廢棄物及廢水處理的專業背景,能全面掌握企業產線末端的廢棄物排放情況。圖為水質檢測專用儀器。
 
隨著時代變遷及全球化,產業競爭加劇,科技的創新與應用,是當前提升產業競爭力的重要議題。元智大學工學院院長李碩仁教授與數位來自不同領域的老師,共同組成一個以「電化學」技術為核心的小聯盟,共同推廣電化學的應用,期能幫助國內企業進行產業升級與技術提升。
       
 電學?還是化學? 
       
電化學實際上是橫跨電學與化學這兩個領域,最基本的概念是,電極與電解液之間發生電荷的轉換;比較具體的說法是,在通電的情形下,電極與電解液界面間會發生化學反應,或是電極與電解液之間有化學反應時,將會有電流產生。
 
 在日常生活中,電化學的應用隨處可見。以「通電下,產生化學反應」為原理的,最常見的應用就是電鍍,是一種將金屬均勻覆蓋在物體表面的工程。表面光滑的金屬材質產品中,有很大一部分都是用此法製成。
 
另一種,以「先有化學反應,再產生電」的原理為應用的,電池是最常見的產品。在那一小顆金屬圓柱裡,電極浸泡在電解液中,持續進行著化學反應,在反應過程中,電荷會不斷地產生,形成電壓,供我們使用。
 
 還可以做更多的電化學
 
電化學的應用,其實比我們想像的多且深入,機械、材料科學、環境工程…… 等領域裡,也都可以發現應用電化學的痕跡。李碩仁教授邀集了數位來自不同領域的老師,共同組成了一個以電化學技術為核心的小聯盟,一同研究與推廣電化學的應用。
 
這個團隊裡的老師都各有所長:擁有機械背景的李碩仁院長對金屬表面形貌改質技術學有專精、淡江大學水環系的李奇旺教授對各種水處理技術有深入研究、元智大學環境科技中心主任林錕松教授則能掌握各種環境工程技術與檢測分析的方法、朝陽科技大學環境工程與管理系的章日行教授則是專門研究污染土壤物整治及有害廢棄物處理。
 
乍看之下,小聯盟的核心成員各有擅長,關聯性不高,但正是這樣跨領域的結合,能互相支援、截長補短,使得他們具有強大的研發與應用實力,可以全面處理有關的問題。
 
 產學合作,產業升級 
       
以學界教授為主要成員的電化學小聯盟,要如何與企業連結?產學合作是一個最直接的方式。但除了一般常見的專業技術上的諮詢與協助、產學合作方案的提案輔助之外,比較特別的是,從企業的製造階段到末端的廢棄物處理階段,都有能力提供協助。如此,企業在處理問題時,並非是以「單點」方式對症下藥而已,而是能以「全面」的角度,徹底解決整個產線可能衍生的問題,避免抓一漏萬的情形發生。
 
印刷電路板(PCB)是電子工業之母,幾乎所有的電子產品都是以這種元件為基礎載具,再進行各樣發展。美麗基科技股份有限公司是國內一家專業加工生產此類產品的中小企業,在面對近年各種電子產品不斷精緻、縮小化的趨勢下,他們使用傳統PCB的製造方式,已經越來越難處理如此小面積、小尺寸的產品。在小聯盟的支援下,開發了銅箔表面粗化的特殊技術,加強PCB表面的附著能力,使得在微小的面積下,依然能進行更精細的印刷線路製造流程,解決短小輕薄產品趨勢下一個重要的製程問題。
 
製程的核心問題得以解決後,小聯盟成員亦各自發揮所長,在產線周邊上同步進行革新。如此,在新的生產過程中,化學藥劑的使用總量減少約30%,廢水產生量減少50%,並建立含銅廢液的回收系統,一舉達到減廢、省水、降低成本,兼顧環境保護與提升企業競爭力。
 
 產業就地升級,從觀念開始 
 
另一個產業升級的案例是大桂環境科技公司。在高科技電子產業的生產線中,常需要用到高濃度的氫氟酸,這是一種無色、無味但具極高腐蝕性的危險藥品。為精進自身在水處理科技領域的能力,該公司於小聯盟的協助支援下,開發了處理氫氟酸的結晶技術,大幅減少處理氫氟酸時所產生的污染物,不僅降低後續相關的處理成本,同時也因減少污染物排放量而更加保護環境。
 
但是,電化學小聯盟並非每次都能見到企業順利改善製程。李碩仁院長語重心長地表示,最後的關鍵還是在「人」。他舉例,曾經有一家水龍頭製作工廠,著眼於人力成本,企業早先已將工廠移往大陸。但近年來,對岸的工資飛快調漲,過往的利基已不在,所以萌生於製程中再降低成本的可能性。小聯盟的成員乃投入先期可行性研究,將產線分析後,開發新產品拋光技術,提出可行的製程改善方案,但未得到廠商明確答覆,使研發團隊不知是否該再投入人力開發此技術應用。
 
與我國比鄰的韓國,在金融海嘯後,產業競爭力突飛猛進,令人驚歎!分析其產業結構,本質上卻是與我國大不相同。韓國的企業不多,但都十分龐大,屬集團規模,研發與生產都是傾全國之力支援;我國則是擁有為數眾多,各式各樣身懷絕技的中小企業,像螞蟻雄兵一般。但如同瑞士精緻、獨特的生產特質,才是我們企業提升競爭力、轉型的最佳範本。
 
中小企業是國內生產力的中間份子,在過去,因技術關係,常倚靠人力與經驗生產,工廠自然容易移往人力成本低的地方。但當我們的科技已具備創新與改善生產的能力時,牽絆著這些企業進步與升級的反而是業主的保守心態。李碩仁院長表示,在技術與研發上,小聯盟有能力幫助企業更進一步,但是產業必須要自覺,能接受、進行就地升級,朝向高附加價值的生產形態前進,台灣整體經濟結構方能更上一層樓。
 
註:李碩仁教授研究團隊獲科技部102年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:電化學技術應用產學小聯盟,執行期間:2013/02/01~2014/01/31)。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。
 
瀏覽人次:11,152
 
 
 
熱門標籤