變廢為寶 臺科大江佳穎提高甘油價值

臺科大化工系江佳穎教授
臺科大化工系江佳穎教授團隊研究發現,只需簡單調整溶液的甘油及輔助電解質(borate成分)濃度比例,即可大幅提升生質柴油廢棄物(甘油)價值。圖 / 臺科大提供

臺科大化工系江佳穎教授與日本東京工業大學教授Tomohiro Hayashi團隊合作研究發現,調整甘油的硼酸根比例,可以提升高價值的二羥基丙酮(DHA)產量,研究成果並已獲接受發表在本(10)月出版的國際期刊《Journal of Catalysis》。

江佳穎團隊使用業界普遍的鎳電極進行生質柴油廢棄物甘油的高值化反應與水分解產綠氫實驗,發現只需簡單調整溶液的甘油與輔助電解質硼酸根(borate)成分濃度比例,就能提高二羥基丙酮產量。二羥基丙酮每公斤數百美元,為高經濟價值產物,主要用在化妝品、醫藥、食品產業,更是助曬劑產品核心成分。

江佳穎表示,甘油是生質柴油產業會產生的近10-20%廢棄物,如何將甘油轉成具經濟價值產物,以提升生質柴油產業利益,帶動永續能源發展是業界多年研究方向;以往產學兩端多半將研究重點放在固體狀態,2020年她就以氧化銅為觸媒材料進行研究,並發表在國際期刊《Applied Catalysis B: Environmental》。

相對以往,江佳穎這次的研究發現,溶液中的硼酸根會抓取反應物甘油,電解液組成或許才是重點所在;同時發現,以往在將水電解產氫的過程,若無隔離膜將氫氣與氧氣兩種氣體產物分離會有爆炸可能。

博士後研究員 Giang-Son Tran正進行甘油氧化反應的電化學實驗操作
臺科大教授江佳穎團隊成員博士後研究員 Giang-Son Tran正進行甘油氧化反應的電化學實驗操作。圖 / 臺科大提供

但當適當調整甘油-硼酸根比例後,可以抑制溶液中的水,在陽極產生氧化反應產出氧氣時,可以杜絕綠氫在陰極產同步生產時,氫氧同時在反應器造成的危險情況,安全性高。

另外,團隊以不含貴金屬的電解水產氫觸媒「氧化鎳」實驗,因成分非高成本材料,業界可大幅使用。同時,因為整合系統內不會同時產生氫氣及氧氣,兩電極間不需隔膜以避免爆炸風險,可以有效降低系統的能量損失,可以更有效節能產出綠氫與二羥基丙酮。

江佳穎感謝國科會計畫補助與日本台灣交流協會共同研究資助計劃的支持, 這項研發成果將讓產業可用最少能量、最低成本處理廢棄物甘油,產生高價產物二羥基丙酮與綠氫。今後將進一步設計新型態適合業界大規模製程的電化學反應器,讓綠氫生產與有機廢物高值化的想法走出實驗室商品化,讓綠能與生質能產業永續,自給自足的健康發展。

 

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