教育部/科技部 高等教育深耕計畫 特色領域研究中心計畫

About Us中心介紹

        台灣目前在綠能科技關鍵材料發展上已趨於落後,台灣材料廠商在材料技術與品質,除磷酸鋰鐵外,已大幅落後國際同業,整體關鍵材料全球市佔率僅為1%左右,導致我國中下游綠能科技產業長期仰賴外國進口原物料,以量產為主的製造業不但毛利低,且面臨中國大陸大量生產的威脅,影響我國終端綠能科技應用之發展,阻礙智慧電網與綠色能源之政策推展。因此,提升「關鍵材料自主率」為當前所需改善的技術困境。 

      跨維材料(Hierarchical Materials)顧名思義,指的是同時具有多種維度(dimension)的材料,此種思維是將新材料推到應用端非常重要的概念。縱觀傳統材料的發展,不論是金屬、陶瓷、或高分子材料,其演進不外乎著重在單一尺度下的材料開發-從古典巨觀得塊材演進至近代的奈米尺度,不同尺度下的材料各自具有其特殊性質的應用。然而,真正能具有市場性(或影響力)的新材料成品,往往需要結合不同尺度下的各種性質,彼此搭配才能有足夠的競爭力。實際上,在自然界中跨維材料的例子比比皆是,例如:人類的血管,直徑最大的可達數個釐米,直徑最小的僅數個微米,僅能通過一個紅血球,如此織構而成才能完成體內所有器官與細胞的體液與氧交換。關鍵綠能材料的發展更是需要「跨維綠能材料」的創新研發,例如,在鋰電池(lithium battery)中,正負電極材料與電解液中的隔離膜皆為具有跨尺度的「跨維材料」等。因「跨維材料」的複雜性以及其在綠能科技應用的重要性,跨維綠能材料的研究需要整合不同尺度的研究方法與思維,在國內仍屬少見。

 

【關鍵綠能材料自主化】

      本「跨維綠能材料研究中心(Hierarchical Green-Energy Materials (Hi-GEM) Research Center)」之創立為求突破現有學術領域框架並開發新穎跨維綠能材料,投入跨領域及材料尺度研究且集結四大綠能材料核心技術研發外,各項產業鏈結技術的串聯整合也是本中心獨有之特色,本執行內容包括(一)材料基因(Materials Genome)輔助綠能材料設計、(二)高安全性膠固態離子傳輸介質、(三)高能量及高功率密度電極材料、(四)產能及儲能能源轉換活性材料、(五)產業鏈結,以達成我國【關鍵綠能材料自主化】的目標。

      本中心以被認為近代鋰電池發明人之一的Prof. Stanley Whittingham主持的美國東北化學能儲存中心(The NorthEast Center for Chemical Energy Storage, NECCES)為標竿中心,對內整合國內跨校、法人及企業等產學研單位,開發新穎跨維綠能材料與技術、培育高階綠能材料研發人才、鏈結我國綠能材料產業,對外強化國際綠能材料研發合作,成為具有國際學術知名度及國內產業貢獻的國際級研究中心。

引用自https://science.energy.gov/bes/efrc/ & https://www.binghamton.edu/necces/

 

【發展綠能研發聚落】

       Hi-GEM為專注於綠能材料開發及應用的研究中心,具體整合國內材料、化工、電機、光電、物理、工業設計等學術專業。主要以國立成功大學工學院的材料系及化工系為核心,跨領域集結理學院的物理系與光電系、電資學院的電機系及規劃設計學院的工業設計系整合國立台南大學綠能系、國立台灣大學材料系、元智大學化材系、淡江大學物理系,以及國家同步輻射研究中心,跨校成極完整的綠能材料研發團隊。團隊成員在綠能材料開發上分別具有相當研發能量與資源,包含染料敏化太陽能電池核心實驗室我國學界唯一的兩條鋰電池試量產線,包括防火中心設立之成大鋰電池實驗室,可隨時接受特色中心成員委託測試,與南大鋰電池研發中心之18650全電池與鋁包電池組裝線等;整合校內一瓩級甲醇重組式燃料電池系統,透過本中心的設立可達成資源交流、整合與放大的功效。

      透過學術研究、人才培育、國際合作、環境建置、標竿競逐、研究貢獻等手段,建立國內外技術、人才、產業等資源為交流平台,催生具臺灣優先性與接地性的科技,創造臺灣相關科技領域的國際優勢地位與影響力,進一步突破綠能重點產業的技術困境,將研究成果落實於民生福祉、產業技術並鏈結到國際社會,發揮影響力。本中心可望補上綠能技術所欠缺的這片『關鍵綠能材料』拼圖,在南臺灣形成極具特色與國際能見度的綠能研發聚落。

【培育優秀年輕領導人才】

      Hi-GEM為教育部高等教育深耕計畫及科技部前瞻計畫與支持成立,以跨領域的思維,延攬國內外優秀學者擔任專任研究員開發綠能關鍵材料,鏈結校內、外等我國綠能產業上、中、下游的產學研能量,實體中心位置距政府所指定開發之沙崙綠能科學城、工研院南分院、中研院南分院以及諸多指標性綠能領導廠商皆僅約二十餘分鐘車程,對實地驗證成果以及技術轉移都非常方便,將能有效地培育具國際觀與國際移動力的高階綠能材料研發人才投入產業。將以產業問題導向之教學,並以研究生參與產學合作計畫達成「教研合一」之目的。資助並引薦優秀博士生與博士後研究員赴國外頂尖大學長駐,進行跨國合作研究計畫在中心舉辦國際論壇或工作坊,邀請世界頂尖學者來本中心開授短期密集課程規劃綠能材料產業實習,鼓勵研究生至國內外合作企業進行半年至一年期的實習鏈結綠能產業,引導本中心所培育的高階研發人才至合作企業任職,發揮專長。期望邁向我國綠能關鍵材料自主化,在南臺灣形成極具特色與國際能見度的綠能研發聚落,以能為台灣強化能源多元化的國家安全基礎。

      此外,Hi-GEM的目標除了高度貼合我國5+2產業創新計畫的「綠能科技」與「循環經濟」計畫,也吻合國際趨勢的聯合國永續發展目標(SGD),諸如目標7經濟適用的清潔能源(Affordable and clean energy)、目標8產業、創新和基礎設施(Industry, innovation and infrastructure)、目標9就業與經濟成長(Decent work and economic growth)、目標11永續城市(Sustainable cities and communities)與目標13氣候行動(Climate action)等,期望可以達到可靠且永續的綠色能源,以因應氣候變遷,並建立具有韌性的基礎建設,促進永續的工業發展,且富生產力的產業型態,提升國家人才競爭力,強化本國與全、球之夥伴關係。