Archive | 研發現況與成果

圖8 親子市集園遊券使用專區一所內同仁眷屬共襄盛舉,場面熱絡

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2016核研所48週年所慶報導

Posted on 30 八月 2016 by admin

技術推廣中心 周鴻哲

為展現研發成果,凝聚員工向心力,核能研究所結合親子育樂特別於104年8月19日規劃一系列所慶系列活動。包含研發成果展示競賽、所慶大會頒獎典禮、親子互動童樂會等。各單位除了展現其前瞻研究成果,爭取榮譽之外,亦於大會當天透過解說展演方式,讓與會的貴賓眷屬進一步了解核研所相關研發能量。所慶當天邀請原能會謝主任委員曉星及多位貴賓蒞臨指導,各項活動所內同仁、眷屬、退休人員等一同參與各類活動,場面熱絡,展現出本所平日嚴僅研究工作之外活潑的一面。

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圖3、(a)習用型,(b)一體化之液流電池雙極板結構。

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液流電池儲能系統技術及應用

Posted on 30 八月 2016 by admin

化學組 周宜欣

再生能源發電目前被認為是重要的減少排碳選項之一,同時具有提升國內能源供給自主性之特點。根據2015 IEA Energy Outlook,目前全球的能源供應仍以化石燃料為主,但2020年以後,再生能源 (主要包括風力發電、太陽光電及太陽熱能等三者)的發展將會有長足的成長,於本世紀末此三種再生能源將佔有約百分之五十的能源供應比率,因其重要性值得投注更多技術開發以突破目前限制。整體而言目前發電成本還是太高,總發電量所佔的比例仍然有限,此外風能及太陽能易受到氣候季節影響,其特性為間歇性的不穩定供電,發電的可靠度及耐用性皆面臨挑戰,未來再生能源若依政策大規模使用,勢必優先解決其合併至電力系統,所帶來電力不穩的衝擊。目前若將電力系統搭配儲能裝置,即可快速平緩電力的負載變化,提升再生能源的可利用效率。

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圖四、被動式太陽光照明設計之輻照度分析圖

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被動式太陽光照明集光裝置開發

Posted on 29 六月 2016 by admin

物理組 黃宏承、葉宏易、洪慧芬

炎炎夏日,人們在戶外閃避太陽光唯恐不及,卻享用了太陽能板發電的天然資源。同時,將太陽光引進大樓內作室內照明或供給植物箱太陽光,亦符合政府倡導綠化節能的研究課題。依據台灣電力公司統計國內用電負荷的結果,尖峰用電均出現在太陽光照度最強時,此時若能使用太陽光照明,不但可降低尖峰離峰負載差距,且有利於能源穩定供應;又可減少室內照明用電,有助於節能減碳;亦可應用於室內植栽,達到能源應用多樣化的目的。再者,政府研究部門技術移轉並輔導業者建立本土化太陽光照明產業,首先建立國內自有市場,再推廣至國際市場賺取外匯。目前市面上太陽光照明系統均屬於主動式追日型,價格偏高,較難為一般大眾所接受,且從技術層面探討其太陽位置感測器及轉動機構,需電力供應且有馬達故障需維修的可能。有鑒於此,本文提出一種簡約且具高聚光的被動式太陽光照明系統設計,如圖一與圖二所示。由於本設計構想簡約,材料成本低廉,產品銷售價格預期可為一般大眾所接受。 Continue Reading

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圖3:氫氣回收率與反應端管徑變化之關係

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漸擴式薄膜反應器技術簡介

Posted on 27 五月 2016 by admin

化學組 邱耀平、陳柏壯

技術背景說明:
「節能減碳」為次世代人類生活型態轉移的一場社會變革,政府將以政策導引的方式,逐步引導推動社會消費與生產型態的轉型。原子能委員會核能研究所從2005年開始,即依據國內相關政策需求,推動淨碳技術之研究發展;以提供減緩溫室氣體排放之可行技術開發為標的,冀望達到國內減碳政策目標與推廣商用化應用。經由國際技術交流與引進,協助提升研發技術及開拓研發領域,預期將可奠基國內在此技術之未來競爭優勢;其次,與國際團隊共同努力分擔風險,將有助於對國際社會宣示台灣對全球暖化議題之重視,可充分表達我國對永續發展議題積極參與之態度。 Continue Reading

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圖四、多用途電網控制器安裝於澎湖東吉嶼

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多用途電網控制器簡介

Posted on 27 五月 2016 by admin

核儀組 詹振旻 李奕德

微電網是由多個分散式發電設施、負載及儲能系統整合成一個小型可控的電力系統,此系統可與傳統大型集中式電網進行併聯運轉,且在大型電網發生異常時,微電網可快速脫離系統而進行孤島運轉,形成一小型的獨立電網系統,使分散式電源,如太陽能、風能等發電設備持續提供能量,負載得以繼續運轉,確保能源得以有效利用。然而,當微電網要進行大電網併聯及孤島切換時,需快速完成開關切換、儲能系統運轉模式變換及負載卸載等動作,各項動作之時間也必須非常精確,才能確保在大電網中斷的同時,微電網系統不會發生全黑事件。傳統的訊號處理方法已無法滿足微電網控制需求,有鑒於此,本所自行設計一多用途電網控制器,採用嵌入式系統設計以滿足微電網運轉需要,並確保微電網得以在市電併聯與孤島運轉間平穩切換。 Continue Reading

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表一、核能研究所各世代SOFC發電系統體積、發電效率及能量密度

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固態氧化物燃料電池熱工元件整合裝置之開發

Posted on 27 四月 2016 by admin

燃材組 洪文堂

技術背景說明:
人類科技的進步固然帶動經濟成長,但大量石化能源之消耗,使得自然環境的復原能力無法負荷,造成污染公害、資源銳減,甚而危及人類世代的永續發展,其中最受世人矚目的就是全球溫室效應日益嚴重,以及石油、天然氣及煤等能源日益枯竭。未來如何減少二氧化碳等溫室氣體排放,已成為一項艱鉅的課題。因此,欲解決以上所面臨的問題,新能源及相關技術的開發迫在眉睫。環顧現階段各種新型發電技術中,風力發電受環境特性的限制,太陽能光電轉換效率亟待加強,海洋潮汐及溫差發電的技術尚未成熟,利用地熱發電的資源有限,因此這些技術均不適於在國內大規模的使用。燃料電池因具有低汙染、低噪音、高效率及適用範圍廣等諸多優點,近年來已成世界各國爭相研究與推動之對象。燃料電池不像一般傳統電池只能充當電能的儲存單位,也不是如內燃機一般藉由燃料燃燒產生熱而作功,而是利用電化學的原理,將燃料中的化學能直接轉化為電能並釋放出熱能的裝置。固態氧化物燃料電池(SOFC)使用固態電解質,無電解質洩漏及腐蝕等問題,故電極設計較其它燃料電池簡化。SOFC高溫操作之特性,使其能具有高效率之優點,而伴隨產生之優質熱能,可藉由Gas-Turbine 而再次發電,因此SOFC較諸其它燃料電池是有其優勢存在。由於氫無法單獨存在於大自然,因而氫能系統所需之產氫工程即顯得相當重要,產生之氫氣可供各種燃料電池使用。能生產含有豐富氫氣之原料包括甲烷、甲醇、乙醇、天然氣、液化石油氣與汽油等,可經由高溫重組而產生氫氣。藉由一重組器在高溫環境下將燃料重組為富氫氣體,其熱能需求視重組器依之重組方式而異,如以電熱方式供應該熱能,則該電熱設備將使系統更形龐大且增加耗能。因此,在燃料電池發電系統中,一般皆以燃燒器回收在電池堆進行電化學反應後之殘餘燃料,進行燃燒反應以提高其高溫尾氣之熱能,並以其熱能供重組器進行燃料重組反應,用以提升系統之整體效率。現階段SOFC之操作溫度大都在800oC以上,其陰陽極所需之入口溫度均需超過700oC。習用技術陽極氣體經燃料重組後其溫度可達700oC以上,而陰極空氣則需藉由數個熱交換器方能將空氣由常溫加熱至700oC。 Continue Reading

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圖2 利用本所開發之導電銅油墨在軟性PI基板上所製作之精密線路

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「粉」「墨」登場,核能研究所開發奈米銅粉與導電銅油墨,備受業界關注與國際發明展肯定

Posted on 30 三月 2016 by admin

燃材組 馬維揚、張瑋辰、楊村農

軟性電子(Flexible Electronics)可應用的範疇十分廣泛,舉凡能實現可撓曲或彎折特性的電子產品,包括: 電子標籤、穿戴式裝置、智慧型醫用貼布,以及在以往只有出現在科幻電影中但現已成真的可撓曲電子報紙、捲軸式顯示器…等,皆屬於軟性電子。因具有重量輕、生產成本低,且具有可彎曲之特性,因此被視為是繼半導體、平面顯示器之後最耀眼的明星產業,其所能帶來的優勢與商機正在全球發酵。 Continue Reading

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圖2. 耐氧化/還原實驗結果。

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固態氧化物燃料電池之多孔金屬基板結構及其之製作方法

Posted on 30 三月 2016 by admin

物理組 黃振興、張鈞量、蔡俊煌

技術背景說明
燃料電池(Fuel Cell)是發展氫能源經濟的重要發電裝置,可透過電化學反應將燃料氣體中的化學能直接轉換成電能,此一過程因不受卡諾循環之限制,相較於內燃機形式之發電裝置有高發電效率之優點。其中,固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)因為具有下列特點,成為備受期待的燃料電池發電技術。1.寬廣的燃料選擇性,除了純氫以外,甲烷、天然氣或生質氣體等皆可作為燃料,能延緩主流能源的耗竭;2.燃料氣體與氧氣分列於不同氣體管路,在使用含碳氣體(烴類)當作燃料時,所產生的二氧化碳可以輕易地與水氣分離,因此可有效捕獲二氧化碳,降低碳排放對環境的影響;3.使用溫度高,可搭配熱電聯產裝置(Combined Heat Power, CHP)提高系統發電效率與熱效率,其整體效率可達90%以上;4.操作溫度與燃料氣體重組器(fuel gas reformer)的使用溫度接近,因此,兩者聯用時不需使用複雜且大型的燃料重組系統。 Continue Reading

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圖五、不同光觸媒電極之產氫效率

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環保且低廉的光觸媒太陽能材料

Posted on 30 三月 2016 by admin

化工組 劉玉章

科技的日新月異,世界對能源的需求量急速增加,人類享受了生活舒適、便利的同時,也同樣為環境帶來了污染,目前我國以石油、天然氣及煤為主要的能源系統,但石油等傳統能源庫存卻日漸減少,由於石化原料的使用造成大量的二氧化碳及其他污染氣體排放至大氣中,造成目前在地球上的暖化效應持續的在發生,在不久的將來石化燃料的供應量將不再能滿足人類於工業、交通和建築等各項日常生活所需。而且地球上現有的資源也有逐漸消耗殆盡之虞,因此發展更乾淨、更有效率之新能源及新的再生能源技術是刻不容緩的趨勢,也是許多研究學者努力的方向。新能源不但要有更高的效能,更重要的是具有綠色環境及減少對地球的衝擊。我國所需使用之能源98%皆須仰賴輸入進口使用,極易遭受國際情勢變遷所影響,需要同時因應國際能源走向變化及兼顧國內經濟發展,同時又需兼顧全球環保趨勢,是下一步我國能源發展的目標。 Continue Reading

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表1 核研所人工合成汽油與環保法規之比較

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用於人工合成汽油之沸石觸媒

Posted on 26 二月 2016 by admin

化工組 梁國超

汽油是與人類日常生活息息相關的重要能源之一,商用汽油為主要為原油經分離及精鍊等石化程序而製得,自1973年石油禁運引發第一次能源危機之後,學術界及各大石油公司群起投入人工合成汽油的研究,目前最成熟的技術當屬美國埃克森美孚(ExxonMobil)公司的甲醇轉化汽油(Methanol To Gasoline,MTG)製程,埃克森美孚公司於1985年在紐西蘭設立一座日產14,450桶汽油的天然氣製汽油廠(GTM + MTG),首先將天然氣經熱化學轉換為合成氣,並以ICI低壓甲醇合成技術,將合成氣轉化為甲醇,接著以兩座固定床反應器(Fixed-bed reactor),先以γ-Al2O3觸媒將甲醇脫水產生成二甲醚(Dimethyl Ether,DME)/水/甲醇之化學平衡產物,再以ZSM-5沸石觸媒經連續脫水-醇化反應(Dehydration-methanolation reaction)或聚縮合反應(Polycondensation reaction)合成辛烷值(Octane number)92~94之無鉛汽油。雖然紐西蘭的MTG工廠在1997年因金融風暴與油價崩盤而停工,但是2007年起,石油頂峰*(Peak Oil,石油頂峰是指全球石油開採量最大值,過了此點,原油開採量日減,石油枯竭危機日近)之議題再次興起,MTG製程重新受到關注,陸續又有煤炭工業集團投入此製程之商業化研發。

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圖二、核能研究所自行研發之彩色型薄膜太陽能電池實品

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融入現有環境與建築景觀的太陽能電池彩色化技術簡介

Posted on 26 二月 2016 by admin

物理組 王敏全、黎禹辰、詹德均

技術背景說明:
太陽能電池技術為目前最有潛力的再生能源科技之ㄧ。由於太陽能電池的電力直接取自於陽光,對於環境的損害及電力的供應也將無虞。目前常見的應用方式是與建築物整合為一體,藉由取代傳統的屋頂及建築材料融入建築物本體的設計,除有效降低整體安裝成本外,在美觀與成本考量上亦具高度競爭優勢。此外,在消費電子的領域也陸續出現與薄膜太陽能電池整合的節能性產品,如太陽能筆記型電腦及電子書等,或者是著重在功能及美觀等相關的延伸應用,如百葉窗等生活常見的遮光家具,太陽能電池皆可適時作為充電器及電力的來源。因此,作為接收環境光源的太陽能電池,除了轉換效率的考量外,外觀更是主導市場上所有的消費者能否接受節能商品的第一眼關鍵印象,無形中更扮演了整體節能概念能否落實於生活中的關鍵角色。 Continue Reading

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微型化模組特點

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微型化聚光型太陽電池模組開發

Posted on 26 二月 2016 by admin

物理組  李岳穆、陳俊亦、施圳豪、黃憶雅、黃厚穎、洪慧芬

太陽電池是一種可將太陽光直接轉換成電能的光電元件,而聚光型太陽能(Concentrating Photovoltaic,簡稱CPV)發電系統為其中的一種應用,CPV發電技術為可預見未來裡能量轉換效率最高之太陽光發電技術,其工作原理非常簡單,主要是利用類似放大鏡功能的聚光透鏡(或是鏡子),以折射(或反射)方式將較大面積之太陽光匯聚於小面積之太陽電池上,使太陽電池吸收更多的能量,如圖一所示。由於聚光透鏡的製作成本遠低於太陽電池的製作成本,因此大幅降低太陽電池的使用面積,可減少整體發電系統之建置成本。 Continue Reading

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圖十三:廢棄物容器的堆疊荷重試驗

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淺談放射性廢棄物容器

Posted on 26 一月 2016 by admin

工程組   任天熹

核能應用會產生具有放射性的廢棄物,這些廢棄物需要妥善規劃其處理方式及流程,以避免輻射污染對於人類與大自然環境造成危害。完整的廢棄物管理程序包括:廢棄物的產生、處理(如固化、減容、焚燒等)、包裝、運輸、中期貯存及最終處置等。在一系列的廢棄物管理程序中,容器扮演非常重要的角色。容器的主要作用是防止放射性核種擴散到自然環境中,其次是容器可能需要具有輻射屏蔽效果,以降低高強度輻射對於環境的影響。廢棄物容器依據其設計,可分為運輸、儲存和最終處置等各種不同的用途,或是設計一只容器同時具有搬運、運輸、儲存和最終處置等多重功能。無論如何,所有合格的廢棄物容器其設計、製造及測試等都需符合相關的法規或規範。 Continue Reading

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核設施除役產生放射性廢棄物處理與處置技術研發

Posted on 24 十二月 2015 by admin

化工組     謝賢德
近年來國際上許多核能電廠陸續停止運轉,核設施之除污與除役(Decontamination and Decommissioning)及所產生廢棄物之處理/處置技術受到各國重視且已成為民眾關心的重要議題。核能電廠在歷經選址、設計、建造及營運後,除役是其生命週期的最後階段。除役可視為是一連串不同作業所組成的程序,通常透過3個主要階段達成。第一階段若條件適合時,會進行初步的清理作業及系統除污;第二階段則為系統及設備的拆解及移除,並配合適合的除污;最後階段則為建物及結構的拆除或再利用。此外,除役所有的活動措施都須將作業人員、公眾健康安全及環境影響等相關議題納入考量。 Continue Reading

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碳基能源永續潔淨利用技術發展 ─ 2. 研發現況

Posted on 25 十一月 2015 by admin

化學組 邱耀平、陳柏壯、陳一順

「節能減碳」為環境倫理典範轉移的一場寧靜社會革命,政府將以政策導引的方式,逐步引領國人調整國民生活習慣與整體產業結構,推動社會消費與生產型態的轉型。原子能委員會核能研究所從2005年開始,即依據國內相關政策需求,推動淨碳技術之研究發展;以冀望達到減碳政策目標與推廣商用化應用,提供減緩溫室氣體排放之可行技術。國內團隊經由促進國際交流,提升相關研發技術及開拓研發領域,預期將可加速強化國內在此方面之未來競爭優勢;其次,與國際團隊共同努力分擔風險,將有助於對國際社會宣示台灣對全球暖化議題之重視,可充分表達我國對永續發展議題積極參與之態度。

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