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全球首個可充電水泥基電池概念 混凝土建築變成一座巨型電池
可充電水泥基電池概念首先以一種水泥基混合物，其中添加了少量的短碳纖維以增加導電性和抗彎韌性。然後，將嵌入金屬的碳纖維網布嵌入混合物中，其中鐵為陽極，鎳為陰極，已經過大量實驗。
由Tang Luping和Emma Zhang領導團隊，生產了一種可充電的水泥基電池原型，在六個充電和放電循環中，其平均能量密度為每平方米7瓦時（或每升0.8瓦時）。他們測試了電極的幾種組合，發現鐵陽極和鎳基氧化物陰極產生了最佳結果。通過添加短碳纖維，以不同的比例進行試驗，可以找到約0.5％碳纖維的最佳混合物，從而提高了水泥基混合物對電解質的電導率。能量密度用於表示電池的容量，以適度的估計出，新的查爾默斯電池(Chalmers battery)的性能可能是早期混凝土電池的十倍以上。與商用電池相比，能量密度仍然很低，但是由於在建築物中使用時可構造出巨大的電池體積，因此可以克服此限制。....
台灣能源轉型進行式ing..... 【綠能科技聯合研發計畫】再生能源點亮創能、儲能應用大未來（05/18/2021 天下雜誌）
文: 台灣經濟研究院
創能技術開發著重提升綠色能源能量與降低成本
創能領域前瞻綠能技術開發配合發揮臺灣太陽光電與離岸風力等再生能源特色，透過提升電池模組效率趨動太陽光電成本下降，以及利用智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維，降低風場運維成本，以提升產業競爭力。
開發高效率、低成本、超輕量之太陽能電池技術
提升太陽能電池效率已刻不容緩，成功大學陳引幹教授團隊運用原子層沉積技術，沉積不同氧化物材料膜層於堆疊型太陽能電池中，以優化各膜層厚度、品質與材料純度等，進一步提升太陽能電池品質。中央大學許晉瑋教授與劉正毓教授團隊以軟性三五族太陽能電池收集室外光源，提供智慧模組(溫度感測器與藍芽)足夠電能回送電子訊號，朝向智慧模組「自我維持」前進。
在降低成本方面，大葉大學黃俊杰教授團隊利用非真空設備取代電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、用原子層沉積設備(ALD)以及銅漿料取代銀漿料達成低成本射極鈍化及背電極(PERC)太陽能電池開發。成功大學張桂豪副研究員與李文熙教授團隊創新製程置換太陽能鋁電極，以低成本空氣燒結銅電極應用於高效率雙面太陽能電池，將有效降低太陽能電池成本支出，增加產業獲利能力。
隨著太陽光電產能市場逐漸飽和，相關企業轉型尋求高效率與超輕量太陽能模組，以無人機應用為例，臺灣大學藍崇文教授團隊替無人機縫製出可以吸收太陽光轉成電力的衣裝，賦予偵查、通訊等任務。臺灣大學林清富教授團隊開發適合於固定翼無人機之輕量太陽能模組的大面積(30x150 cm2)太陽光模擬器，於宜蘭大學城南校區建置可供太陽能無人機測試起降與飛行場域。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能源為一種乾淨、能量密度高、環保零汙染、應用廣泛與取得容易的新能源，仿生電池即是透過模仿植物光合作用，為既能製氫又能發電的多功能太陽能系統。清華大學嚴大任教授團隊開發氫氣光電催化的催化劑由鉑金轉換為更具有普及性且兼具效能的材料，透過電漿子結構來強化二硫化鉬與日光光場交互作用，增加光能轉化為氫能的效率。中央大學王冠文教授團隊則建置高效穩定低成本之雙效產氫產電系統，利用其太陽能轉換再生電力進行光電催化分解水產氫並儲存，達到能源永續發展之概念。
智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維
面對臺灣附近海域高溫、高濕、多颱風與地震頻繁的特有地理環境，以及海上嚴苛條件，成功大學林大惠教授團隊開發離岸觀測塔風向定向系統，可降低量測成本、提高觀測準確性與量測效率，有助於離岸風場開發之海事工程量測。臺灣大學蔡進發教授團隊著重開發離岸風場運維大數據智慧平台，提供數據及開發各種量測技術，達到風機早期診治、早期預防功效，以期降低運維成本。
儲能技術開發著重高效能、高安全、具經濟性以支持各種儲能應用
隨著電力系統快速發展，電力儲存設備的布建應隨之增加其靈活度，以確保間歇性再生能源的儲存整合，促進電力供應端和儲存之間高效率的轉換。而儲能領域當中，又以先進二次電池與先進氫能為基礎核心發展項目。
開發高能量與高安全之固態電池技術
為進一步提升儲能電池安全與效率，全固態鋰電池已經成為研發主流。研究方向多針對電池正極、負極、以及電解質創新材料與設計，進一步提升能量密度需求與提高電池系統的總體能量。
正極材料方面，大同大學林正裕教授團隊開發具可量產層狀富鋰錳基正極材料合成技術，同時透過離子摻雜技術穩定其正極材料之晶體結構、改善材料的離子導電度，進而提升其電池穩定性及電容量。
負極材料方面，清華大學杜正恭教授團隊採用太陽能板製成切削的廢料矽，將此進行高值化做成鋰電池的負極材料，並用交聯反應開發矽負極黏結劑，以共沉澱法、自身氧化還原法進行正極材料開發參雜改質，提升鋰離子電池的循環壽命和快速充放電的能力。交通大學陳智教授團隊利用電鍍雙晶銅箔作為矽基負極材料的基板，配合富鎳層狀氧化物正極構成鋰電池，提升鋰電池的整體能量密度，提供各項裝置或載具更好的續航力。
電解質材料方面，明志科技大學楊純誠教授團隊主要開發鋰鑭鋯氧氧化物固態電解質，並將其應用在NCM811陰極材料上，最終組裝成鈕釦型及軟包型電池。成功大學方冠榮教授團隊開發高緻密性鈣鈦礦、橄欖石、石榴子石結構氧化物及硫化物電解質，以及具獨特性金屬、非金屬中介層，有效降低固態電解質/電極介面阻抗。臺灣科技大學王復民教授團隊研發固態電解質具環保水溶性，有低成本與綠色製程之特性，且能有效改善固體接觸的介面問題，可製備成高容量、輕量化與高性能二次電池。臺灣大學鄭如忠教授團隊深入探討高分子固態電解質，藉由合成改質方式可提供具彈性的高分子，進一步利用後調整加入鋰鹽的種類及添加劑，使研發的高分子固態電解質更符合商用規格。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能可作為重要儲能技術研發之原因，乃因其最終可實踐潔淨能源，提供眾多行業(如化工、鋼鐵重工及長途運輸等行業)有效脫碳方法，降低碳排放量，改善空氣品質並加強能源安全。且相對其他儲能系統，氫能另一大優勢為其電轉氣儲能系統有儲存量大以及放電時間長的特性。
行政院原子能委員會核能研究所長久以來專注於氫能領域。張鈞量博士團隊開發大氣電漿噴塗製備金屬支撐型固態氧化物燃料電池之可量產技術驗證，可進行大面積(10╳10 cm2)金屬支撐型固態氧化物燃料電池片之生產；余慶聰副研究員團隊利用新型產氫技術結合二氧化碳捕獲技術，使用低成本觸媒生產95%以上的氫氣，省去複雜的純化處理，大幅降低氫氣製造門檻；李瑞益研究員團隊則是著重於開發固態氧化物燃料電池發電系統，可直接將燃料如氫氣、瓦斯或天然氣轉換為電力，並將餘熱回收再利用，具有高能源轉換效率。
燃料電池方面，中央大學李勝偉教授團隊開發中低溫操作的陶瓷電化學儲能電池，所使用的關鍵電解質材料可使操作溫度降到400-700℃區間，且開發關鍵電解質、氫氣電極與空氣電極材料性能與微結構設計，利用靜電紡絲技術製作空氣電極材料奈米纖維，並成功與電解質相互整合，可提升單電池性能14.1%。
儲存氫氣方面，清華大學陳燦耀副教授與曾繁根教授團隊選擇碳材料進行儲氫研究，以零模板水熱碳化法合成出奈米碳球，最後輔以奈米金屬修飾產生之氫溢流效應(Spillover Effect)，提升氫氣吸附效能。
製造氫氣方面，臺北科技大學鄭智成教授團隊致力研發低成本、高穩定度、高效率之中溫固態氧化物電解電池電極材料，另外開發新型氨氣裂解觸媒技術，大幅改善現有氨裂解觸媒反應速率過慢之缺點。中興大學楊錫杭教授團隊則開發非貴金屬觸媒應用於水電解觸媒，以降低裝置成本，並且研發陰離子交換膜和膜電極組，使效率能有效提升。臺灣大學謝宗霖教授團隊發展具突破性之太陽能電解水產氫技術，以低成本、易量產、高效率的鈣鈦礦─矽晶疊層太陽能電池進行電解水產氫，並達到具競爭力之太陽能轉氫能效率水準(10-15%)。而臺灣科技大學胡蒨傑教授研發適於氫氣分離的複合薄膜，藉由熱力學與動力學的基礎理論調控薄膜成膜機制，開發高孔隙度且結構穩定的基材膜，結合優異特性的基材膜及選擇層。
綠色能量持續擴散，協助臺灣繼續邁進成為「亞洲綠能發展中心」
科技部「綠能科技聯合研發計畫」藉由學研界前瞻創新研發能量，推動新能源及再生能源之科技創新，進一步擴大產學研界連結之效益，積極延續科研成果落實產業應用，以期為我國綠能產業布建機會，並協助政府達成能源轉型，且透過綠能科技發展躍身國際舞台。
完整內容請見：
https://www.cw.com.tw/article/5114845
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未來的電池特輯：(四) 鎂離子電池
事實上，研究人員在1980年代便嘗試製造鎂離子電池，直到2000年左右，以色列Bar-Ilan大學的D. Aurbach團隊克服了鎂的缺點，發展出有機鹵素鋁鎂(Mg organohalo aluminate)液態電解質及Mo6S8陽極的雛型電池，使重量輕、無毒、便宜的充電鎂電池成為可能；
2003年，又發展出新式固態電解質，且兼具便宜、導電度佳、工作溫度範圍很廣(0~80℃)，進而發展出更好的陽極材料來增加鎂電池的儲能密度 [3]。
2014年台灣成功大學材料科學及工程學系教授洪飛義與貴重儀器中心組成的研究團隊亦利用控制氧化鐵還原機制，大幅提高鎂電池穩定性，此效率高耐溫強的鎂離子電池，未來可望取代鋰電池。Tesla CEO曾多次表示，Tesla和其超級工廠準備發展鎂電池。...
🔋我不時會看到「手機電池因使用不當而燃燒或爆炸」這類令人膽戰心驚的新聞 😨😨😨
雖然每則新聞都有其背後原因，但是也不禁讓人思考「該如何讓這些我們每天都會使用到的電池更加安全？」
🔋要探討電池的安全性就要從電池的結構與材料來著眼。如常用於手機、筆電、平板的電池多採用「鋰電池」的安全性關鍵就是中間的「有機電解質溶劑」。這個「有機電解質溶劑」當中以易燃的「酯類」最多。當電池因為任何原因短路時，電池內的高能量會在短時間以「熱」的形式釋放出來，而「高溫」便會點燃這些做為溶劑的酯類，進而引發爆炸的可能性！！
🔋工研院在經濟部技術處「科技專案」的支持之下研發出「高能量及高安全樹脂固態電池」，它主要以高離子導電樹脂（NAEPE）材料取代易燃的電解液，更神奇的是「NAEPE在常溫下就可固化」！這個神奇特性還能帶來什麼好處？讓珊蒂帶你去工研院一探究竟！GO！～～
#手機鋰電池能否更安全?
#高能量高安全NAEPE樹脂固態電池
#2020全球科技研發獎
你吃過汗嗎？
為什麼汗嚐起來鹹鹹的呢？
我們該如何保健，才能在炎炎夏日中讓身體保持在最好的狀態呢？
本次保健專題特別邀請到健身網美 凱力 以及理化老師 菜鋇離子 來帶我們發揮實驗的精神，一同追求科學真理、解鎖舒跑的秘密！
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今天來做電解一般水溶液，也就是不添加任何電解質，這會造成水的導電性很差，因此我們需要很大的電壓，所以我們需要同學靠之前所學自己接出50伏特以上的電壓，實驗的核心在於觀察氣泡產生的速率，還有顏色，讓學生思考黃綠色物質是來自於甚麼~
小宇宙自然科學教室
桃園市中壢區新明路43號4樓
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國二下阿瑞尼士的電離說＆電解說 電解質 溶液的 導電 原理? 學生真的理解嗎? 這兩集LIS電解概念的科學史影片除了完整呼應了課本中的重點，更重要的是我們將科學家的思考 ... ... <看更多>
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