2012/09/05
經濟部能源局
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▓撰文、圖片提供：朱正永、呂晃志、林秋裕
2012年5月，逢甲大學榮獲英國泰晤士報（The Times）高等教育專刊公布全球百大新興潛力大學第89名（臺灣共計5所大學上榜），同時連續5年榮獲我國教育部評選為中區「區域教學資源中心」，更在2011年完成世界首座「綠色氫加氣站」，將生物氫氣轉化成能源，相關技術並成功移轉業界。
成立「綠色能源發展中心」
逢甲大學「綠色能源發展中心」於2010年8月改制成立（前身為「能源與資源研究中心」），該中心於1998年開始，透過國科會、經濟部能源局與校方經費的支持，從事「厭氧生物氫能」相關研究，在顆粒污泥╱固定化細胞系統之醱酵產氫技術，產氫速率冠居全球；2008年，在校內完成1座「連續式高速率生物產氫先導工場（Pilot Plant）」及其操作技術，並於2011年提升該模場為「綠色氫加氣站（Bio-H2 Gas Station）」，於2012年完成串連產氫、產甲烷、二氧化碳分離與微藻固碳之整合系統與技術。
從事「厭氧產氫」相關研究獲高度肯定
逢甲大學生物氫能研究團隊於1998年起開始從事「厭氧生物產氫」相關研究，目前在本土產氫菌種篩選、產氫生物反應器設計、菌種結構分析及氫能系統整合等生質能源技術，已獲致傑出成果。例如，所開發之顆粒污泥╱固定化細胞系統的醱酵產氫技術，產氫速率至今仍居世界領先地位；另外，團隊以非糧料源驗證0.4噸醱酵產氫系統之模場，成功開發「高速率厭氧生物產氫模場技術」，進行非糧料源之複合式生質能源整合技術，受到國內外專家學者高度肯定。
2012年即重新整建該模場，建立世界首座結合「生物再生氫工場」與「充氫設施」的永續綠色加氫站，定名為「綠色氫加氣站」（詳圖3），將生物氫提升到實質電能應用，具有綠色環保意義，成為全球再生氫能研究與發展先驅。該模場亦為一座低成本之複合式產氫╱甲烷╱微藻固碳的生質能源實廠，結合廢水處理與廢水能源化優點，將高速率醱酵產氫出流液進行產甲烷之能源化應用，並結合藻類固碳作用，將產氫與產甲烷系統中之CO2有效再利用。未來校方透過該模場的測試，可將生質氫能源的技術推向25噸級商業化實廠驗證技術。
廢棄物、污水產氫，轉變為電能 高速率「厭氧產氫」關鍵技術
逢甲研發團隊使用「細胞固定化技術」提升微生物濃度，開發出「高速率厭氧微生物暗醱酵系統」（詳圖2），其使用污水處理廠污泥做為菌種，並獲有世界紀錄的生物產氫速率。英國Glamorgan大學Hawkes教授等人，在2007年於International Journal of Hydrogen Energy雜誌發表的文章指出：「若能持續高速率產氫，則逢甲團隊的顆粒化系統將大有可為。」團隊積極開發有機廢水之產氫技術，包括：糖蜜濃縮醱酵液、飲料廢水、蜜餞廢水、豆腐製程廢水及廚餘等。
團隊將啤酒廠廢水及果糖廠玉米浸漬液共同醱酵，於35℃及pH6.0之條件操作，分別可得產氫率1.50mol╱mol glucose及1.30mol╱mol glucose。以基質濃度40g COD╱L與pH5.5在CSTR（Continuously-Stirred Tank Reactor）連續醱酵，在水力停留時間3h及有機負荷320g COD╱L-d有最大產氫速率9.55 L H2╱L-d，氫氣濃度達51.7％。另外，也以中興污水廠的污泥菌種、35℃及pH5.5～6.5醱酵豆腐製程廢水，獲得氫氣濃度42％與產氫率83 mL H2╱g COD之結果；亦利用污水廠廢棄污泥及廚餘、甘藷進行共同厭氧醱酵，探求最佳產氫混合比及菌種熱前處理對產能之影響，再以CSTR系統探討產氫，最大產氫率為1.44 mol H2╱mol hexose，總醣利用率達89％。
具環保優勢的潔淨能源
生物氫能源技術與產品特點包含：一、快速生產成本低廉的綠色氫；二、能源效益佳且可永續性產製；三、係極具環保優勢的潔淨能源；四、化石燃料的重要替代能源之一。適用該技術的產業包括：生質能源、氫能燃料電池、電力使用與環保工程等。
值得一提的是，逢甲校方在2012年結合模場化生物產氫技術與祥勝綠色科技股份有限公司的商業化高效率有機污泥減量（AwG）技術，透過相互技術授權（詳圖4），研發複合式生質能源的程序整合與模場技術。此技術連結「好氧高溫菌污泥消化減量技術」與「連續式厭氧生物量產氫氣技術」，針對醫院及生技產業廢水污泥，進行複合式生質能源之程序整合關鍵性技術的突破與研發，刻正共同執行經濟部工業局SBIR計畫與台中榮民總醫院委託案。預期將兩技術整合後，可大幅降低有機廢棄污泥的產生量，有效減少後續的污泥處置費用，且可獲得生物氫供做熱能或電能使用。
未來「綠能中心」將整合業界各項能源技術及氫能應用技術，希望能夠成功提升傳統生活污水廠、工業廢水廠與社區廚餘回收站之功能，使其兼具能源供應站功能。
結語
逢甲大學該項技術專利已經轉移相關業界，此項技術可幫忙傳統產業轉型為多元的新興環保能源產業。生物氫能技術的研發，除符合世界發展乾淨能源的趨勢，讓業界使用生質物轉化成氫氣及甲烷再利用，符合國際溫室效應氣體之排放減量措施，並可產生碳排放交易的經濟效益，有助於國家經濟發展，增加我國自主能源供應。（作者為逢甲大學綠色能源發展中心國際交流組組長、研究發展組組長及主任）
關鍵字：綠色氫加氣站,厭氧生物產氫,微藻固碳,氫能技術