隨著全球綠能發展,符合環保低耗能成為重要的趨勢。台灣是半導體重鎮,製成需要極低濕環境,工研院全新研發新材料「吸附劑」應用於壓縮空氣乾燥機中,一年約可省下八億度電。

工研院綠能所陳鈞振經理提到,工研院團隊主要開發的材料為「吸附劑」,吸附劑可以應用在民生用品或是工業用途上,其應用範圍非常的廣泛。「吸附劑」是一種孔洞材料,利用孔洞來抓一些小分子,不管是氣體分子或是液態分子。若是拿來吸收水氣,就叫做乾燥劑;若是應用在氫能車,他就可以來抓氫氣,成為一種儲存的材料;也可以應用在處理工廠尾端的廢氣處理。
這次我們將「吸附劑」應用工業用途的壓縮空氣乾燥機中,因為壓縮空氣是工廠的四大動力之一,台灣為半導體重鎮,很多製程需要極度乾燥的空氣環境中,若是將空氣壓縮出來的水分溢出,這個水分就會影響到製程的良率。因此就必須要接一套乾燥設備來把水分除去,而乾燥設備裡面的核心材料就是「乾燥劑」。

工研院綠能所的團隊幫忙「經濟部能源局」聚焦在乾燥除濕這一塊領域中,其實吸附劑的種類非常多,有傳統的吸附劑,但這次我們聚焦在金屬有機骨架,是因為這是一個非常新興的材料。開始被發現大約在20年前左右,也因為經過20年的研究,在學術界的研究已經累積到一定的量,已經要跨入商業界。這五年來,全世界有許多的新創團隊,都是以金屬有機骨架這種新興材料當作核心技術,但現在金屬有機骨架無法取代傳統吸附劑的原因,在於它的穩定性。吸附劑主要是一直循環在吸附、脫附之間,不斷的循環利用。傳統的吸附劑可以循環上萬次都不會壞掉,而這種新興材料,因為他是有無機金屬跟有機的配位體建構而成,無機的金屬會跟水產生水解反應,會讓整個骨架崩解,造成不穩定性。在循環脫附一百次後,他的吸附量就會下降一半,這樣就無法使用了。再者,若是在低濕的環境下,就會造成吸附率下降。

在研發的過程中,我們有進行國際合作,在2016年底,派員到美國UC Berkeley的化學系,加入最頂尖的研究團隊,學習他的們的經驗。吸附劑初期聚焦在除溼乾燥領域,除了壓縮空氣的乾燥以外,也應使用在汙泥乾燥、食品乾燥、塑料乾燥等。目前比較前瞻的應用是高科技中,例如說在耳機airpod,當揚聲器和麥克風越做越小時,因為聲音是搭載在氣流中,空氣振動空間變小,共振頻率就會變強、共振路線變短,高頻的部分也會增強,這樣就會讓低頻的部分顯弱,所以常常會在揚聲器裡面,去塗佈一層孔洞材料,也就是吸音材料,來降躁減少高頻。
因此除了除濕乾燥的傳統領域中,我們也正走向高科技的前瞻研究,把這種孔洞材料應用在揚聲器、麥克風中,把他當成吸音材料,去減噪降低高頻,突顯低頻。

工研院一直以來,對自己的期望不只是單存做研究,還要把他開發成產品,除了在實驗室做新材料開發外,也要建置是量產線,希望把這個材料放大去製作。期待這個產品大量製造出來後,然後進行時常驗證,如果節能效率可以如現在雛形設備的效率一樣的話,就可以減能30%,若全台壓縮空氣乾燥設備汰換成我們的材料,一年就可以節省八億度電,因此非常期待這個材料可以產業化。

目前金屬有機骨架為核心的技術新創團隊,是近五年才陸續有的,但台灣到目前為止,不論是中研院、台大、師大等學術界的教授都有在做這方面的研究,但是真的能夠量產的,目前我們應該是第一個團隊。我們在研究過程中,不只是台灣團隊埋頭苦做,我沒也做很多的國際連結,包含跟美國The Ohio State University的合作。他們的專長在分子模擬,而我們是實驗,因此我們就請他們先用模擬協助篩選材料,我們再去做實驗的驗證。合作過程中,我們也學習他們做研究的想法、態度,還有實際的技術,這些都有助於我們的團隊去突破所面臨到的瓶頸。

未來也希望我們的團隊可以成為一個新創公司,並將研究真正的應用在生活中,並且能夠進入產業界,幫助台灣的產業界提升水準,並在技術上做突破。

本節目由工研院院友會贊助播出,IC之音竹科廣播製播