香港城市大學(xué)（城大）材料科學(xué)家及其研究團(tuán)隊(duì)的兩項(xiàng)重大發(fā)明，推進(jìn)可再生能源領(lǐng)域的前沿研究，有助解決迫切的能源問(wèn)題。

由材料科學(xué)及工程學(xué)系何志浩教授領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)的兩項(xiàng)發(fā)明，包括一部新穎的波浪能裝置，既能發(fā)電又可減少空氣中的二氧化碳；以及嶄新的光電化學(xué)系統(tǒng)，可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化氫氣的效率提升兩倍，而且成本減半。

在首項(xiàng)研究中，何教授及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)出輕型波浪能驅(qū)動(dòng)電化學(xué)二氧化碳還原系統(tǒng)，能夠把海洋的波浪能轉(zhuǎn)化為液體燃料甲酸。該系統(tǒng)有三個(gè)組件：彈簧輔助的球形摩擦納米發(fā)電機(jī)，可將波浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能；能源管理電路板連同超級(jí)電容器，用作暫存轉(zhuǎn)化的電能；還有可將二氧化碳還原轉(zhuǎn)化為甲酸的電化學(xué)裝置。

「跟傳統(tǒng)的電磁式波浪發(fā)電機(jī)相比，我們發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機(jī)重量較輕，可以浮於水面，對(duì)海洋生物和海床的影響減至最低，而且在風(fēng)暴中也可使用，更具成本效益，」何教授說(shuō)。 

「甲酸是一種可在室溫儲(chǔ)存的液體燃料，運(yùn)輸比較安全和方便。更重要的是，我們研發(fā)的技術(shù)可以在能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中減少二氧化碳，即主要溫室氣體，有助對(duì)抗氣候變化，」他說(shuō)。 

新技術(shù)可提升波浪能轉(zhuǎn)換電能的效率，提高電力產(chǎn)能。何教授說(shuō)：「長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，我們希望將效率再提高，讓這項(xiàng)再生能源轉(zhuǎn)換的發(fā)明減少人們對(duì)化石燃料的依賴。」  

這項(xiàng)研究成果已於學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》發(fā)表，題為「藍(lán)色能源燃料：通過(guò)二氧化碳還原將海洋波浪能轉(zhuǎn)化為液態(tài)碳燃料」。 

為了進(jìn)一步探索可再生能源的潛能，何教授與另一團(tuán)隊(duì)研發(fā)出嶄新的光電化學(xué)系統(tǒng)，可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化氫氣的效率由一般的3%大幅提升至9%，轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性更由幾分鐘劇增至逾150小時(shí)，創(chuàng)下同類系統(tǒng)的最高紀(jì)錄。 

有關(guān)研究成果早前在科學(xué)期刊《自然通訊》上發(fā)表，題為「通過(guò)磷化銦鎵/砷化鎵雙重連接，建構(gòu)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化氫氣效率達(dá)9%的高效穩(wěn)定光電化學(xué)系統(tǒng)」。 
光電化學(xué)系統(tǒng)又稱為人工光合作用系統(tǒng)，透過(guò)陽(yáng)光及專門(mén)的半導(dǎo)體，將水分解為氧氣及氫氣。 

何教授指出差不多所有現(xiàn)行的光電化學(xué)系統(tǒng)（例如矽與三五族半導(dǎo)體）均採(cǎi)用單面元件結(jié)構(gòu)，故須在功能和表面保護(hù)之間作出取捨。半導(dǎo)體在水分解過(guò)程中會(huì)被腐蝕，因此大部分系統(tǒng)會(huì)在數(shù)分鐘內(nèi)失效。由於系統(tǒng)不穩(wěn)定，加上成本高昂，致實(shí)際應(yīng)用未能普及。 

「我們的研究利用外延層剝離及轉(zhuǎn)移技術(shù)，可善用裝置的正背兩面，並可重用基板。這樣既可大幅提升系統(tǒng)的穩(wěn)定程度和壽命，更可將成本銳減一半，令光電化學(xué)系統(tǒng)更具成本效益，」何教授說(shuō)。   

研究團(tuán)隊(duì)更展示首個(gè)全整合獨(dú)立運(yùn)作無(wú)線三五族為本光電化學(xué)系統(tǒng)。這個(gè)「人工葉」系統(tǒng)無(wú)須連接電力也可作能源轉(zhuǎn)化，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化氫氣的效率是接近6%。 

「我認(rèn)為這項(xiàng)突破有助減少將來(lái)進(jìn)行相關(guān)研究的地域限制，」何教授說(shuō)。   

編輯注意：

檔案名稱：Photo 1
圖片說(shuō)明：何教授及其研究團(tuán)隊(duì)推進(jìn)可再生能源前沿研究。

檔案名稱：Photo 2
圖片說(shuō)明：新發(fā)明的波浪發(fā)電裝置能有效地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能。

檔案名稱：Photo 3
圖片說(shuō)明：新發(fā)明的「人工葉」不需連接任何電力也可進(jìn)行能源轉(zhuǎn)化。

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