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第264期 深層海水產業快訊

發佈日期:2024-05-31

「全球首座海水製氫原型機問世 中山大學突破量產綠氫關鍵技術」 [產業新聞]

2025 國際碳稅徵收迫在眉睫,國立中山大學化學系特聘教授陳軍互研究團隊掌握關鍵技術,發表全球首例的「鹼性電解海水製氫原型機」,其獨特綠氫技術史無前例,更有望鏈結大規模生產,讓高雄西子灣成為尖端電解海水製氫技術的起源地。

研究團隊指出,為追求2050年淨零排放,發展乾淨且可再生的替代能源刻不容緩。其中,利用綠色電力如太陽能、風力等電解水所產生的氫氣(又稱為綠氫),是減少碳排放與儲能的利器。目前的工業活動亟需氫氣作為原料,例如作為製作氨、雙氧水及甲醇的原料、火箭燃料、以及提煉金屬時的還原劑等。相較於其他再生能源電力,氫氣能更有效地保存綠能,因此,電解水產生氫氣視為最有機會能以綠色能源大規模量產氫氣的新契機。

根據2023年國際能源總署(International Energy Agency, IEA)報告,全球綠氫產能占比僅自2018年的0.1%逐步爬升至0.7%,仍有許多門檻需克服。目前最大的困難之一,在於缺少能大規模生產的原型技術來驗證未來的商轉可行性。陳軍互指出,研究團隊蓄積技術能量多年,近期發表第一個鹼性電解海水製氫原型機,一舉大幅超越學術研究等級的產氫量。該原型機機體尺寸為長70公分,寬60公分,高74公分,搭載多個水電解元件,可對海水與一般水體進行水電解製氫,最高氫氣產量可達實驗室等級元件的百倍以上,確立了大規模製氫的可行性。尤其臺灣是海島國家,若能成功取用海水並且長效地轉換成氫氣,能逐步擺脫能源依賴進口的束縛,也避免了區域戰爭下能源供應的斷鏈問題。

陳軍互解釋,團隊在室溫室壓下,可以利用業界公認為準量產技術雛形的「捲送方式(roll-to-roll)」來量產催化劑,1小時產出約5m x 0.25m的催化劑,代表有機會可以接上自動生產線,以較低成本、生產速度快來取得成品。參考國內外文獻技術,製作小到1cm x 1cm的催化劑都要以天為單位,多步驟製程更曠日費時,通常還伴隨高溫高壓。該機的運轉功率已超過商用基礎需求的千瓦等級門檻,同時配備無線遠端操控人機介面,防空機運轉的安全裝置等設計,呼應未來大規模場域佈建的需求,對未來大規模海水製氫的契機打下開創性的基礎。

陳軍互說明,全球大規模海水製氫的困難大致類似,主要技術問題為為氯氣有毒,以及海水腐蝕等兩大問題。關鍵在於如何防止核心催化劑的流失與抵抗海水中氯離子或其衍生物的化學腐蝕。「大規模水電解會對催化劑造成極大的剝離壓力,如果缺乏強而有力的化學鍵附著設計,再貴、再好觸媒或機組也只能逐漸失效。」該團隊獨有技術「酸性氧化還原輔助沉積法(ARD)」是有效地解決該問題的關鍵,目前已能量產超過一百平方公分催化劑。

中山大學表示,該研究成果榮獲2023 未來科技獎、2021 IWIS 國際華沙發明展金牌、2021 ASIE 美國科學暨發明展金牌、2021 加拿大TISIAS 特別獎等多項殊榮,確立ARD技術的高度產業價值與領先地位。研究團隊成員包括研究生林璟翔、博士候選人林慧玲,以及資深技術開發經理劉昀佩等人。此技術長期獲科技部、國家海洋研究院及其他產業單位的研發經費支持。期待更多相關政府單位與產業一起投入研發,共同為實現全球潔淨能源和永續發展目標努力。(出處:臺灣好報)

「法國推進藍色能源 淡海水鹽差能發電邁向產業化」 [產業新聞]

法國科學家最新的透膜專利技術帶領有「藍色能源」之稱的海水鹽差能向產業化發展邁進一大步。利用沿海河口鹽水濃度不同的化學電位差能發電,不僅零碳永續,也不用看老天爺臉色。

法國兩位科學家利用淡水與鹽水鹽濃度不同水流間化學電位差能發電的理論,向產業應用大步推進。

作為新興領域先鋒,材料表面理化性質工程師莫特(Bruno Mottet)和法國國家科學研究中心(CNRS)銀獎得主物理學家波奎(Lydéric Bocquet)於2015年成立新創公司Sweetch Energy,致力在淡水和海水交會口的河口灣開發海水鹽差能(或滲透壓發電,Osmotic power)。

這是種新型自然電力能源,零碳且再生,有望與太陽能和風力發電一起,成為取代化石燃料的混合能源。

兩人的發明入圍歐洲專利局(EPO)2024年「歐洲發明人獎」中小企業類別最終提名人選。共有來自10國的12個團隊與個人入圍這項知名獎項各大類別,結果將於7月揭曉。

莫特16日接受重點週刊(Le Point)專訪,談及鹽差能的發電原理與發明突破。

海水鹽差能又被稱為「藍色能源」,莫特指出,世人對其認識很少,其實相關研究從1950年代就已開始。簡單來說,發電原理是當鹽水碰上淡水,濃溶液中的鹽類離子就會向稀溶液中擴散,釋放化學電位差能,可將其轉換為有效電能。

莫特說,海水有鹽,帶有離子,離子又包含可以產生電力的電子。「我們因此研發了一種能夠挑選離子以形成離子流的薄膜,並透過電極系統將其轉換成電流」。

所有流動的沿海河口都有可利用這種零碳、永續且藏量巨大的能源,每年可生產3萬太瓦小時(Terawatt-Hour, TWh)的電。

據莫特表示,「革命」的緣起來自於夥伴波奎2013年在知名期刊「自然」上發表的科學研究。他讀後立即與對方聯繫,希望將理論化為可應用的現實。兩人因此創辦公司,開發鹽差能發電裝置,在以生物材料製成的薄膜兩端引進淡水與海水,進而發電。

莫特告訴法媒,目前仍沒有能大規模開發海水鹽差能的系統,「現在就如太陽能開發初期,剛製造出第一個太陽能板一樣。我們開發出了第一個鹽差能發電廠」。

他指出,之前有團隊研發出不同技術,但效益極低,且運作過程太過繁複。

2009年,挪威國家電力公司(Statkraft)開設了第一個利用壓力阻滯滲透技術發電的藍色能源電廠。儘管發電過程沒有問題,但發電量不足,不具成本效益,因此於2013年關閉了電廠。

莫特說:「我們的技術是前所未有的,也多虧了波奎的技術發現,效率提高很多。」兩人的發明已擁有10多項專利,眼下目標是打造產業化的系統。

他講到近年進程,表示3年前他們只能做出幾平方公分的透膜;如今已可以不間斷地製造出幾百,甚至幾千平方公尺,如同紙質捲筒一樣。

莫特表示,正在隆河地中海入海口設置第一座海水鹽差能示範發電廠,電廠將座落於大自然中,驗證技術的發電效率,預計將於年底完工。一開始發電量不會太多,僅有幾十千瓦小時,再逐步擴大規模。若正式運行,發電量將與核能發電廠同級。

鹽差能的優勢在於有別於風力及太陽能,鹽差能發電不需「看老天爺臉色」;雖然流率可能有所差異,但淡水總會流進海洋,因此也可以根據供電網需求在上游調節發電量。

且兩人研發出的透膜裝置大小有如資訊伺服器,是可以堆疊的箱子,和風力發電廠相比占地非常小。

目前研發的最大挑戰,在於打造還不存在的產業圈。他們過去努力在法國與歐洲遊說,歐盟終在2022年將鹽差能發電列入再生能源綱領中,「這是很大的進展」。

莫特指出,現階段Sweetch Energy所需一切都須自行製造,亟待建構產業鏈,製造專利薄膜、組裝電池的機械裝置等,並盼望2050年前,海水鹽差能發電能占總能源組合的15%。

電動車快速發展,帶動全球電力需求,根據國際能源總署,2025年需求將達3萬太瓦小時。面對零碳政策,開發太陽能和風力發電之外的再生能源不僅迫切,也似乎指日可待。(出處:中央通訊社)

「工作總是很累竟是「缺鎂」害的?」 [產業快訊]

據調查,鎂為國人普遍攝取不足的礦物質,多數民眾以為缺鎂後果至多只會影響睡眠,但其實鎂參與身體相當多的機轉,如血糖、神經系統、骨骼、肌肉組織等功能;更有諸多研究顯示,缺鎂後果與糖尿病、心血管疾病、經痛、憂鬱症、氣喘等罹患率上升有關,因此專家總強調補充足量鎂離子的重要性。

不過,鎂對於人體的重要性為何?平時應該透過哪些方式補充鎂離子?首先要瞭解的是,鎂對於人體產生的正面作用有維持心臟與肌肉正常運作、骨骼成長與維持、改善消化功能、對抗身體發炎、抒解壓力與改善失眠問題,足見鎂離子參與人體內的諸多機轉。

不只睡眠品質差要多補充! 有8狀況者應多攝取鎂離子

至於缺鎂的症狀與高危險族群,當出現噁心、嘔吐、食慾不振、疲勞等症狀,可能與缺鎂有關。其中若患有骨質疏鬆症的病人,或平時上班、上學時經常注意力不集中、睡眠品質差,甚至出現肌肉痙攣,都可能是缺鎂的徵兆。

另外,特定族群如患有腸胃道疾病者(如胃食道逆流、克隆氏症、潰瘍性結腸炎)、急性食物中毒者、長期服用利尿劑者,或長期酗酒而引起肝硬化、糖尿病等疾病者,更建議在醫師或營養師的監督之下,補充足量的鎂,以免病情惡化或症狀加劇。

縱然鎂離子對人體的好處不少,提醒民眾,攝取過量仍為過猶不及。臨床上鎂過量的定義為:血清中的鎂離子濃度高於1.25mmo/L;初期症狀有噁心、嘔吐、食慾不振、頭痛、頭暈、皮膚潮紅等,嚴重症狀則可能導致中樞神經損傷、昏迷等。

最後,建議民眾以天然食物為鎂的主要攝取來源;外食族或上班族則可在醫事人員監督下,適度攝取保健品。鎂的最佳攝取時間就是「任何時間」,惟比較不易入睡者,可以考慮於睡前補充,增進睡眠品質。補充任何保健品之前,最好都先客觀審視自身疾病史或相關風險,並利用合適的檢測方式評估營養狀態。

(出處:蕃薯藤新聞

「倡議永續海洋產業發展 探索「那些,你海不知道的事」」 [產業快訊]

東海岸線長達176公里,溫暖的黑潮洋流帶來豐富的漁業資源,外海地形有陡峭且急速下降的海床,擁有深層海水取水的天然優勢,帶來多元的海洋產業發展基礎。臺東縣政府為了讓縣民深度認識海洋產業發展,推出「那些,你海不知道的事」與海共生圈永續海洋推動暨產業推廣活動,19日在杉原灣海水浴場辦理,邀請民眾響應海洋產業永續發展。

財經處表示,配合縣府在杉原灣舉行「東浪嘉年華」辦理海洋教育展與海廢DIY活動,推廣永續海洋產業發展。展覽內容介紹台東得天獨厚的海洋資源以及海洋產業多元面貌,從傳統漁業與觀光餐飲到新興海洋休閒活動以及深層海水藍色經濟,探討永續海洋願景,強調海洋保育與永續利用的重要性,呼籲社會大眾參與海洋保護行動。

展覽也設計海洋知識闖關活動及有獎徵答,透過寓教於樂加深對海洋的認識,以行動支持海洋永續發展,通過闖關者可獲得限量活動紀念防水袋。現場並辦理6場海廢DIY課程,透過海廢再生創作,提高民眾對海洋廢棄物及汙染問題的關注,呼籲大家減少使用一次性塑膠,保護海洋生態環境,以實際行動倡議聯合國永續發展。(出處:蕃薯藤新聞)

「利用海洋深層水製造鹽牙膏及去除口臭的基礎研究。海洋深層水を利用した塩歯磨き粉の製造方法及び口臭除去に関する基礎的な研究」【深層海水知識物件】

導讀:

世界衛生組織(WHO)一直在研究口臭的原因和消除方法。口腔內存在各種細菌會引發各種牙周疾病。我們可以通過使用牙膏或漱口水抑制這些細菌,牙膏不僅可以抑制口腔細菌,還可以通過抗炎作用預防和治療牙周疾病。天然牙膏主要使用鹽,鹽的主要成分鈉具有抗炎及殺菌和防腐作用。另外鹽中的鎂也有抗炎作用,可以抑制組胺穩定嗜酸性粒細胞水平。組胺會加速口腔炎症而口腔炎症則會引發口臭。

海洋深層水富含鈉和鎂,可能具有抑制口腔炎症和細菌的作用,有助於減少口臭。因此,本研究製造了使用海洋深層水鹽的天然牙膏,並評估其對口腔細菌抑制和口臭消除的效果。

50位試驗者其中20人為吸煙者做實驗並使用口臭測量儀(TANITA HC-212S)在使用前、使用後、1小時後、2小時後共4次測量口臭。所有受試者使用前的平均口臭值為2.3 Level、使用後立即為0.7Level、1小時後為0.9 Level、2小時後為0.2Level,,顯示具有良好的口臭消除效果。

微生物檢測結果顯示,使用前的平均細菌數為290 CFU,使用後降至145 CFU,約減少50%。綜上所述,使用海洋深層水鹽製作的天然牙膏具有良好的口臭消除和細菌抑制效果,未來有望進一步開發應用。

結論:

隨著綠色環保和天然無毒食品的概念日益受到關注,對於消費者對口腔護理產品的需求也不斷提升。人們逐漸意識到口腔健康與整體健康息息相關,因此對於口腔產品的選擇更加謹慎。深層海水牙膏的推出恰好迎合了這一趨勢,為消費者提供了一種既能滿足口腔護理需求,又符合環保和健康要求的選擇。

深層海水牙膏的研究對口腔健康的重視和對環保、天然產品的追求利用深層海水作為原料,因其低溫、潔淨且無病原體的特性,以及豐富的微量元素成分,如鈣、鎂、鉀等,對口腔健康有著良好的保護效果。這些特性使得深層海水牙膏在人們選項中多一項能夠有效去除口臭、保護牙齒和牙齦健康口腔護理產品的選擇。

口腔健康對於個人形象和生活質量至關重要,而良好的口腔健康則需要從日常護理做起。深層海水牙膏的研發和應用,不僅可以改善民眾的口腔衛生狀況,還能提升其整體生活品質。畢竟,每個人的人生中只會換一次牙,因此如何保護好這份珍貴的資產至關重要。

總的來說,深層海水牙膏的研究和應用對於促進口腔健康、滿足消費者需求以及推動綠色環保產品的發展具有重要意義。隨著人們對健康和環保意識的提升,相信深層海水牙膏將在口腔護理市場上取得更大的成功,為人們帶來更健康、更美好的生活。

資訊提供:石資中心 陳亦庭

DOI:http://www.dowas.net/paper/pdf/23-1/01_11.pdf
執行單位: 東部深層海水創新研發中心
電話:089-511071 傳真:089-514267 地址:96343台東縣太麻里鄉美和村28-3號