台灣好棒棒!台大最新發明「低成本碳轉化系統」,可減少工業排放二氧化碳、轉化新能源
(左邊為中空金屬纖維吸附器,右邊為觸媒轉化反應器,來源:科技新報)

台大團隊首創「中空金屬纖維二氧化碳吸附器」及「觸媒轉化系統」,能以更高效率、更低成本、更小體積設備進行更大量碳捕捉。新技術除了可減少工業部門排放的大量二氧化碳外,還能重新利用收集到的高濃度二氧化碳,將其轉化成高價值化學產品。

工業部門如電廠、鋼廠、化工廠等在生產運作同時,無法避免地會製造大量副產品如二氧化碳與廢熱。過去,二氧化碳大多被動封存、廢熱直接浪費,但今日環保回收與循環經濟概念越來越興盛,許多捕獲二氧化碳並再利用(Carbon Captureand Utilization,CCU)的想法也應運而生,有些可直接重新製備,有些則轉化為新化學能源產品。

現在,包括台大化學工程系教授童國倫在內的台大團隊將焦點放在二氧化碳吸附與轉化利用技術,領先全球開發出獨特「中空金屬纖維吸附器」。童國倫介紹,金屬可以是任何金屬,目前團隊使用可冷可熱的銅管,其表面含有大量均勻分散的二氧化矽多孔吸附粒子,且擁有龐大單位吸附面積(>500m2/m3),當冷水流過時,二氧化碳會大量吸附在這些高分子顆粒的孔隙中。

接著透過最佳化系統設計整合廠區的廢熱系統,利用熱能來進行孔隙中的二氧化碳脫附,可以大幅降低碳捕捉成本(無論哪種碳捕捉再利用技術,70%以上成本皆來自脫附階段消耗),符合經濟效益。

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來源:科技新報

此外只要簡單將裝置串(並)聯就可擴大系統處理量,目前一台金屬纖維吸附系統長度僅25公分、直徑8公分,內含200根金屬纖維吸附器,一天卻能處理10公斤二氧化碳,已經可以取代比自身體積大上10倍的傳統化工流體反應器,好比麻雀雖小、五臟俱全。

而從空氣中脫附下來的二氧化碳還不只是來個封存眼不見為淨而已,團隊開發出另一種奈米孔洞金屬有機骨架材料的觸媒轉化反應器,利用新穎熱電漿噴塗技術(Novel TPSC)將觸媒噴在陶瓷管上。

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觸媒轉化反應器,來源:科技新報

上述厲害的技術在於,一般陶瓷具有易碎、封裝焊接困難(封口容易氧化酸蝕,日本、德國廠商面對這問題也很頭大)等障礙,但團隊簡單利用水在噴塗過程中發揮降溫作用,並藉由蒸發的水蒸氣來製造出多孔陶瓷奈米薄膜(想像水蒸氣從熔岩底下破殼竄出,冷卻後形成一個一個坑洞),可大幅提升反應面積,增加反應速率。

觸媒轉化反應器可將前段中空金屬纖維吸附器所捕捉的高純度二氧化碳和環氧丙烷,重新反應生成碳酸亞丙酯,目前在24小時內轉化率可高達75%。

碳酸亞丙酯(PC)為高價值化工原料之一,可做為高分子聚碳酸亞丙脂(PPC)的原料,而PPC可用來製作可降解泡沫材料、板材、一次性醫用/食品包裝材料等。

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▲台大團隊與科技部官員合影,左三為童國倫教授。來源:科技新報

本文獲「科技新報」授權轉載,原文:技術獨步全球,台大發明創新低成本碳轉化系統