梁国熙展示新型无膜光催化燃料电池实验设备。下图为该新型电池可同时发电并净化污水。记者庞嘉仪 摄小图城大供图

——用污水「发电」成本减半双重造福社会

 讯(记者庞嘉仪)能源与环境污染问题是当代社会面对的一大挑战,香港城市大学能量研发能源研究中心主任梁国熙及其团队研发的新技术,可望一次过满足两个愿望,在产能的同时能减少污染,双倍造福社会。研究人员以跨学科的技术作有机组合,研究新型「无膜光催化燃料电池」,利用污水作发电燃料,既将传统燃料电池成本大减一半,又能将污水净化,一举两得。虽然新技术现主要在数厘米大小的微管操作,发电量及规模较小,但团体期望未来能发展成熟,以作大规模应用,特别是可用于工厂、住宅或污水处理厂,为能源及环保界带来技术突破。

 燃料电池是近年能源科技界焦点之一,相比一般电池使用寿命短,且带有毒重金属,处理不当可能污染环境,燃料电池可透过补充注入氢、甲烷、酒精等燃料持续供电,污染少用途广,寿命更可达数十年。不过,有关成本偏高,令其难以普及。梁国熙及其团队遂结合微流体(Microfluidics)及光催化(Photocatalysis)技术,研发新型燃料电池,透过同时降低成本及处理污水为其增值,将之向商业化应用推进一大步。

分解99%有机污染物

 梁国熙解释,现有燃料电池多採用质子交换膜(proton exchange membrane),具操作方便、结构简单等特点,但该层特製薄膜价格不菲。其团队先利用微流体技术取代薄膜,製造出微小管道过滤污水,控制小至微升(100万分之1升)体积的流体以进行特定的操作,同时也加上一纳米光催化剂涂层,在太阳光线照射下透过光电化学作用产生电力;而光催化也会激发光活化反应,产生强氧化物,分解污水中的有机污染物。

 他补充指,团队研究了5种不同的纳米结构光催化剂,成功找出最安全有效一种,可去除污水中的99%有机污染物。

料4年内仍未能商品化

 根据实验成果,新技术能于数厘米大小仪器,每秒以少于1微升的污水,产生0.4微安培至0.5微安培(Ampere)电量,足够让发光二极管(LED)亮起。梁国熙指,现时一般电池发电成本约为每瓦4港元至5港元,传统燃料电池却高出200倍,但新的无膜燃料电池能将之大减半,属重要一步。但他亦称,微流体技术比较耗时,而且电量及规模都不大,尚需发展成熟才能于实际环境应用,「估计3年至4年内也未能做到商品化」。

 研究团队上月已为新技术于内地申请专利,尚待审批,能源研究中心并就此与中石化签署意见书,希望开展合作。

 梁国熙指,新技术离实际应用尚远,但能大大降低环境成本,绿色科技更是现代社会的大势所趋,相信于污水处理厂及工厂等,新燃料电池也有一定潜力。