前瞻永續負碳資源創意研究中心

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研究領域

CHALLENGE
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據國際能源總署(IEA)所訂定的全球淨零排放目標路徑藍圖,未來30年所要發展的400項新興低碳科技,目前約三分之一仍屬於概念性階段。其中又屬以下的前瞻技術最是缺乏:在氫能源技術方面面臨三大瓶頸及挑戰:(1)從灰氫至綠氫之先進材料,全都處於基礎研發階段。(2)儲存、運輸及電力轉換效益還太低、市場價格太高。(3)碳捕捉的負碳材料更是缺乏。

本負碳中心由理學院統籌規劃,垂直整合校內低碳科技研究相關之跨領域研究團隊,以負碳材料、新能源材料突破與製造、永續資源化學、永續雲平台領域為研究主軸,落實以科技研發為治理基礎之國家級能源轉型目標,也期望本中心所研發之減碳科技能帶動產業升級共同趕上碳中和的全球趨勢。

研究領域  1  負碳材料

本研究領域由盧明俊教授主持。

開發負碳材料以因應全球循環低碳材料市場需求,不僅是解決地球資源持續耗竭、全球溫室氣體暖化、氣候型態改變等課題的關鍵策略,亦具備高商品化潛力及價值。基於此,我們推展負碳材料研究領域,主司研發碳捕獲技術與4D列印負碳材料。





碳捕獲技術應用與分析

主持人

盧明俊教授(環工系)

團隊成員

曾惠馨教授(環工系)、盧臆中助理教授(化學系)、李竹平助理教授(化學系)
賴奕丞助理教授(化學系)、賴盈至教授(材料系)

著重於運用材料科學與工程的技術,將二氧化碳捕獲並利用不同廢棄物回收再利用,實現減碳、綠能、永續的目的。

在分析方面,則建立以質譜及光譜為核心技術的的碳固化分析平台,也著重於生物體固碳的機制及反應動力學研究。

設計與開發相關負碳材料與裝置,進而協助本校動物醫學、智慧農業與智慧醫療等研究領域的發展。

4D列印負碳材料

主持人

蘇正寬副教授(化學系)

團隊成員

賴秉杉教授(化學系)、蕭鶴軒副教授(化學系)、蔡柏宇副教授(化學系)
陳佳吟副教授(環工系)、林坤儀教授(環工系)

開發具有刺激響應性的碳捕捉複合列印材料,提升裝置的固碳效率,充分展現4D列印技術提升負碳列印材料功能性的應用潛力,並預計透過3D與4D列印技術來輔助塑形。

設計與開發相關負碳材料與裝置,進而協助本校動物醫學、智慧農業與智慧醫療等研究領域的發展。

短中長期目標

研究領域   2  新能源突破與製造

本核心計畫由林寬鋸教授主持。

致力於新能源系統之研究與應用,帶動能源領域突破性的發展。將透過所開發之綠氫材料應用於將太陽光轉換為綠氫能源,溫室氣體則可經由催化技術轉變為化學燃料應用於替代能源。同步發展金屬離子儲能電池系統,以達到快充、儲能的目標。
我們推展新能源研究領域,主司研發全光譜綠氫材料與快充儲能材料。並提供了從新興能源製造到儲存之完整系統,對於邁向2050年全球淨零排放的願景具有前瞻性及突破性的貢獻。

全光譜綠氫材料開發

主持人

林寬鋸主任(化學系)​

團隊成員

楊宏達教授(化工系)、陳志銘教授(化工系)、 劉恒睿助理教授(材料系)
王德賢助理教授(物理系)、林玠廷助理教授(化工系)​

著重於開發全光譜半導體功能性材料應用於光催化水分解產氫。而光電能源轉換之研究重點在於不同能源轉換技術與元件上的優化與開發。

快充儲能材料開發與元件

主持人

林孟昌副教授(材料系)

團隊成員

陳炳宇教授(化學系)、李思禹教授(化工系)、柯玟吟副研究員(化學系)

研發高效能金屬離子電池與其相關材料,導入高容量、可快充的金屬氧化物負極,用於製備快充鋰離子電池储能系統。發展「後鋰時代」的技術儲備,擬開發具備低成本、高安全性的鋁離子電池,可降低電池對於稀缺鋰元素的依賴,且可保證所組成的储能系統不會有燃燒、爆炸等安全風險。

短中長期目標

研究領域  3  永續資源化學

本核心計畫由林慶炫教授主持。

隨著全球減碳「D-Day」(Decision Day)運動的啟動,世界各國的石油、燃氣與化學產業,正面臨極大的挑戰。目前我國是以太陽光電及離岸風電為主要發展項目,因此開發循環綠色材料製造風機葉片以創造永續的風機葉片生命週期將是主要目標導向。基於此,我們研發綠色高分子與產業生產減碳高效率催化劑之材料及開發綠色製程,藉此推動永續風機葉片的製造。

研發減碳之綠色高分子材料

主持人

林慶炫教授(化工系)

團隊成員

黃智峯教授(化工系)、柯寶燦教授(化學系)、薛涵宇副教授(材料系)

開發可回收風力發電葉片及利用無觸媒固化劑固化之廢棄聚碳酸酯基環氧樹脂開發多尺度之微米-奈米結構表面。

第一個研究重點為合成一系列含有可降解的酯基或碳酸酯基的低黏度環氧樹脂,供用給可回收的風力發電葉片。

第二個研究重點為開發廢棄聚碳酸酯衍生之含有矽氧烷結構之環氧樹脂,做為奈米多孔微球表面的塗層,並利用新型的Vitrimer固化劑固化,提升與多孔皺褶表面之附著力,製備具可自修復之抗汙塗層。藉由廢棄聚碳酸酯再利用、無觸媒環氧固化劑,應用於抗汙塗層材料,實現循環經濟。

綠色催化劑開發與製程優化

主持人

梁健夫副教授(化學系)

團隊成員

陳繼添教授(化學系)、李東昇副教授(化學系)、羅順原副教授(化學系)
林正坤助理教授(化學系)、吳向宸副教授(環工系)

研究重點為儲電產業減碳製程及負碳高值化綠色催化劑開發及應用。將針對儲電產業之電極材料投入發展,並將產業生產過程所排放之二氧化碳及廢棄物,投入作為高值化環碳酸酯高分子、聚碳酸酯高分子、生物可降解高分子或生化合成甘胺酸之負碳程序應用。
在製程優化方面,主要研究利用硫代硫酸鈉及離子液體開發新型綠色化學方法及製程,以及開發高效能且可回收之離子液體來改善傳統有機方法之效率並減少有機溶劑之使用。

短中長期目標

研究領域  4  永續雲平台

本核心計畫由施因澤副校長主持。

本於雲端大數據分析、區塊鏈技術及雲端加值服務平台開發的經驗,成立「永續雲平台」,其主要工作在於碳盤查資料庫與交易雲端平台的建立、碳權憑證交易平台的建立、及建構負碳產業生態系統,預期能藉由雲端數位工具的運用,對內可推動持續減碳打造永續低碳校園,對外可協助企業加速淨零碳之轉型及促進社會大眾共同行動的意願與能力。

碳盤查大數據分析與優化

主持人

施因澤 副校長兼理學院院長(人工智慧碩士學程教授)

團隊成員

蔡鴻旭主任(科教中心)、郭至恩副教授(資科所)

三大研究重點:

(1)「農牧業碳盤查資料庫與交易雲端平台」的建置,碳盤查的資料雲端平台為支援本中心資料儲存與管理,達到跨研究領域數據整合之目的。

(2)「碳盤查(碳排放、碳匯、碳權、碳交易與碳中和等碳議題)大數據分析與優化技術」,開發碳盤查相關大數據分析與優化技術,提供碳抵消解決與獎勵回饋方案,達到鼓勵高碳排企業使用平台之意願。

(3)「建立負碳農牧業科學計量方法學」,負碳科學計量方法學主要目的為定義各項永續負碳指標計量方法。

碳權區塊鏈應用與加值服務

主持人

葉羅堯副教授(中央大學資管系)

團隊成員

林詠章教授(資管系)、胡仁維副工程師(國網中心)

三大研究重點:

(1)「區塊鏈基礎建設」之建立,及初步建構出區塊鏈版「碳權憑證」及「驗證功能」。

(2)「碳權憑證交易平台」功能,用來促進賣家多以此平台進行「合法碳權販售」的功能,並且也以區塊鏈平台進行建置,來充分實現「去中心化」的核心概念。

(3)由於區塊鏈預設為「公開資訊」可供查詢,但在碳權應用上,有許多時候是不想讓其他人可進行查詢,因此會需要有「隱私性保護」機制的設計。

短中長期目標

Vice President
Dean, College of Science, NCHU

副校長兼理學院院長

施因澤

Prof. Yin-Tzer Shih

| Profile

Research Interests

•Imaging Process, Data Analysis, Scientific Computing and Modeling

Experience

  • Vice President, NCHU (2023/08 to present)
  • Dean, College of Science, NCHU (2018/02 to present)
  • Director, Big Data Center, NCHU (2020/02 to present)
  • Director, AI & Data Science Program, NCHU (2019/08 to present)
  • TWSIAM 1st -3rd Supervisor, 4th Executive Board Member of Council (2020/08-2022/07)

Specific Objectives

  • BEC: model the rotating Bose-Eistein Condensation (BEC) problem to observe rotating vortices.

  •  AI for medical data: Cooperate with Taichung Tzu Chi Hospital t and Changhua Christian Hospital for predicting the drug side effect.

  • Image processing: In-depth and detailed works on numerical model for images.

Highlight paper 

    • Predicting Adverse Drug Effects: A Heterogeneous GCN with a MLP Approach. PLoS One. (Dec. 2022)

    • The role of extracranial carotid duplex in predicting functional outcome in 1st time lacunae strokes. Neurological Research (Nov. 2022)

    • A numerical scheme for the ground state of rotating spin-1 BEC. Scientific Reports (Nov. 2021)

Honors and Awards

•Edison Awards, Silver Medal Award, 2017 (USA)

•R&D100 Awards, 2016 (USA)

•The ITRI Elite Award, Gold Medal Award, 2015 (TW)

Research impact

•Design and development of an ultrafast rechargeable aluminum-ion battery

•Design and set up the first aluminum-ion battery pilot plant 

•Unveil mechanisms of aluminum anode reactions and the role of the artificial solid electrolyte interphase

Specific Objectives

Highlight paper 

An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery
(Nature 520, 324–328 (2015))

Rechargeable Na/Cl2 and Li/Cl2 batteries 
(Nature 596, 525–530 (2021))

Associate Professor &Director
for Computer Center of School of Management

副教授兼管院計算中心主任

葉羅堯

Prof. Lo-Yao Yeh

| Profile

Honors and Awards

•2012 Yu-Ziang Hsu Scientific Paper Award scholarship (徐有庠科技論文獎)

•2011 TIEEE Ph.D Best Dissertation -Honorable Mention Award

Research Topic

•Blockchain Technology, Applied Cryptography, VANET, Cloud computing

Certificates

•CCNA、LPIC LEVEL 1、SCJP

•Ethical Hacking and Countermeasures (CEHv7)

•Advanced Cloud Security Auditing For CSA STAR Certification

•Computer Hacking Forensic Investigator (CHFIv8)

Specific Objectives

Highlight paper 

• 2012 Yu-Ziang Hsu Scientific Paper Award scholarship

Honors and Awards

•Distinguished Professor (III), National Chung Hsing University, (2022/8)

•Excellence in Teaching Award (II), National Chung Hsing University, (2020/8)

Research impact

•Using metal catalysis to synthesize important and interesting organic molecules.

•Development of organic methodology: With particular interest in aqueous reaction systems for application in site-selective chemical modification of biomolecules.

•Chemical Biology: Use the concept of organic chemistry to design the functional probes and the synthesis of complex carbohydrate antigens

Specific Objectives

Highlight paper 

Honors and Awards

•Outstanding Research Award of the Ministry of Science and Technology (2020)

•Yongguang Green Chemistry Research Paper Award (2020)

•The 17th National Innovation Award (2020)

•”Outstanding Polymer Application Award” by the Polymer Society of the Republic of China (2016)

Research impact

•Recyclable Thermoset Composites

•green Chemistry

•Plastic Upcycling

•Non-halogen flame retardant technology

•5G communication printed circuit board substrate

Specific Objectives

Highlight paper 

ACS Appl. Polym. Mater. 2022, 4, 1, 413–424

ACS Sustainable Chem. Eng. 2023, 11, 23, 8580–8591

ACS Sustainable Chem. Eng. 2022, 10, 7, 2429–2440

Green Chem., 2019,21, 4475-4488

Honors and Awards

•Postdoc Academic Publication Award, Ministry of Science and Technology of Taiwan (2014)

•Poster award from 7th Asia-Pacific Winter Conference on Plasma Spectrochemistry (2017)

Research impact

•Development of 3D/4D-printed analytical devices for chemical and biochemical analysis

•Development of efficient sample pretreatment schemes and online automatic analytical systems for ultrarace analysis

Specific Objectives

Highlight paper 

First example of elemental tagging scheme for ICPMS-based BioD of GO
(Cover story in Anal. Chem. 2020)

First example of 4D-printed solid phase extraction device
(Front cover in Anal. Chem. 2021)

Honors and Awards

•Distinguished Engineering Professor Award, Chinese Institute of Engineers (2023)

•Outstanding Research Award, Ministry of Science and Technology of Taiwan (2019)

•Gold Medal Award, Taiwan Innovation Technology Expo Invention Competition – “Carbon dioxide capture
and utilization device and treatment method”

Research impact

•Innovative Design of Electro-Fenton Technology Reactor for treatment of high COD wastewater

•Carbon dioxide capture and crystallization granulation technology for carbon neutralization

•Homogeneous crystallization technology for resource recovery from wastewater

Specific Objectives

Highlight paper 

First example for carbon neutralization by carbon dioxide capture and homogeneous crystallization.
(Chemical Engineering Journal, 2020)

Proposed the mechanism of fluidized-bed Fenton technology. (Journal of Hazardous Material, 2015)

Honors and Awards

•Outstanding Research Award, Academia Sinica (2000)

•Wu Da-Yuo Award, Ministry of Science and Technology of Taiwan (2004)

•Outstanding Research Award, Ministry of Science and Technology of Taiwan (2014)

•Excellence in Technology Transfer Award, Ministry of Science and Technology of Taiwan (2016/2020)

Research impact

•Undertake research utilizing novel electro-plasmon metal-surface elextrodes

•Design and development 3d-multilayered plasmonic thin-films

•Create a high-rate LIB anode materials

Specific Objectives

Highlight paper 

First example of Bivanadium-MOF enabled lithium ion storage.
(VIP paper in Angew. Chem. 1997)

First example of hybrid bilayer enabled a portable LED plasmonic biosensing (Cover picture in Chem. Comm. 2022)