校園中的科技新貴──元智大學燃料電池中心

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撰文：謝惠子 ■圖片提供：元智大學燃料電池中心
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燃料電池是一種兼具環保與能源需求的電能供應裝置，由於其高效率低污染的特性，及近年來技術的創新突破，已成為各國公認在新世紀中最具發展潛力的能源新科技。元智大學在經濟部能源局五年（89至93年）五千萬元的經費支持下，除積極培育燃料電池人才，已完成低溫膜材及觸媒材料之開發與鑑定技術，並達成膜電極組及單電池關鍵技術之建立，且整合成遠端燃料電池教學系統。

國內目前已有數所大學（清大系統、明道材料、逢甲碳材、成大化工、中山機械）紛於92至93年成立規模不等之燃料電池研發團隊並提供相關課程，然在其科技研發方面仍處於起步階段。元智大學在經濟部能源局經費支持下，於89年整合校內化學及機械工程學系等相關教授，成立專業燃料電池中心並進行低溫型質子交換膜燃料電池關鍵技術之開發，以及燃料電池人才培育。其中，關鍵技術業已完成質子交換膜、膜電極組、單電池技術、電池堆技術之開發，並於93年起將後三者分別技術轉移給勝光科技、微電國際及肯亞實業等廠商，成果十分豐碩。

知識創新，技術創業

基於「知識創新」與「技術創業」的兩大時代潮流趨勢，元智大學積極投入燃料電池研究領域，過去研發成果以高分子電解質膜燃料電池（Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell；PEMFC）為主，建立薄膜、電極、單電池模擬、實驗等相關研發技術。另外在直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell；DMFC）成果進展方面，進行電池量測、膜電極組備製及單電池技術之建立，以商購膜Nafion117膜及E-TEK觸媒完成膜電極組，所得之電池性能極高。

在電池堆技術方面，於93年完成第一代傳統串聯式DMFC電池堆之開發，性能約為目前市場上同級產品之八成，預計在第二代中更換適當之材料（擴散層、防漏材料）尺寸後，即可達成目前上市之技術。為使國內民眾儘早認識此一新興技術，元智大學更完成國內第一個DMFC教具，並移轉給廠商生產，另外尚有手機用DMFC充電器問世。由於研發微小型可攜式燃料電池使用於電腦、電器、無線通信等產品，以提供長時間且高品質電源，將影響未來能源及3C產業發展。因此在微機電技術之創新發展下，如將之整合應用於微小型燃料電池研究，將衝擊未來高科技產品之電源供應市場。

此外，目前固態氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell；SOFC）雖然與質子交換膜燃料電池技術相當，且已具備商業化潛力，但最大瓶頸仍是製造成本過高。高溫操作之SOFC有往中溫開發之趨勢，以克服材料在高溫長時間操作下快速衰退之缺點；同時元智大學觀察近年來之國際發展趨勢，計劃未來將朝向中溫型燃料電池技術進行開發。所得結果除了可進一步將燃料電池的性能提升50％外，並可落實成百瓦級燃料電池（Fuel Cell Stack）以與廠商整合成攜帶型或備用電力來源。再者，所得之成果並可整合於亞太燃料電池之電動車及工研院能資所之家用型發電機中。可見未來於中大型發電市場之燃料電池研發上，中溫型之SOFC與中溫型之質子交換膜燃料電池將更加競爭，元智大學現正積極開發此區塊。

無悔策略，殷勤向前

依據87年全國能源會議主題四「能源效率提升與能源科技發展」中，提出提高能源使用效率、節約能源及開發新能源是一「無悔策略」；隨著燃料電池技術即將改變世界能源使用方式之際，台灣實應急起直追，迎頭趕上。因而元智大學積極進行燃料電池關鍵技術之研發，其具體成效包括：質子交換膜材之開發，如完成三種膜材（Nafion-PTFE、PTFE-SaPS、Nafion-nanoclay）之備製及基本性質之測試（機械性、耐熱性、導電性、透氣性）；膜電極組最佳化設計，如完成一維及二維模式陰極性能之比較，以及相對溼度、氣道寬度及擴散層厚度對陰極性能之影響研究；電池技術，如石墨流場板製程開發（30 min╱pcs）、元智全自製電池性能25cm2自製單電池性能研究（氫╱氧）等。未來更進一步計劃將針對中高溫質子交換膜開發、中高溫膜電極組設計、電池技術開發及膜電極組量產技術等四項主題進行研究，以涵蓋研發目前主流燃料電池之技術。

另方面，在燃料電池科技人才培育部份，預計每年可培養相關領域之30位碩士及30位學士。成立專屬網站，蒐集國內外最新能源資訊；開設燃料電池專業課程及學程，且將朝虛擬教室及遠距離教學目標邁進。此外，每年舉辦一次國內研習會及每二年舉辦一次國際研討會，邀請產官學界共襄盛舉，主題涵蓋燃料電池、氫能技術及節約能源實例成果介紹等。例如在今年9月舉辦的「2004燃料電池國際研討會」中，即發表該校執行能源局五年計畫之成果，也顯現元智大學燃料電池中心勤奮努力之豐碩花朵。（感謝元智大學燃料電池中心提供參考資料）

手機用直接甲醇燃料電池充電器

元智大學於「2004燃料電池國際研討會」中，發表國內第一部手機用「直接甲醇燃料電池充電器」，也為國內燃料電池之研發工作進行了一次最佳的宣傳示範。該款直接甲醇燃料電池（DMFC）不必充電，其燃料的填充方式只需滴入20cc左右之甲醇，即可完成補充發電用燃料，正如同汽車引擎一般，只要一加油，引擎即可啟動。目前充電一次的基本燃料費用約0.5至1角，不但成本低、污染小，同時攜帶方便，就像打火機一般，即使是到國外或偏遠地區，只要多帶一兩片燃料匣，電池就可以長時間持續使用，而且預計燃料也可以在便利商店買到，取得非常容易。

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【桃園訊】元智大學綠色科技研究中心25、26日兩天舉辦「2008年燃料電池國際研討會」，這是元智第十年舉辦燃料電池相關研討會。邀請到美、加、日、韓最知名的專家學者，為國內燃料電池從業人員剖析全球最新進展，並有國內中大型計畫最新研發成果分享。

首席演講邀請國際最富盛名的加拿大Ballard燃料電池公司副總裁Christopher Guzy，說明該公司於燃料電池搬運機運行的發展情況，如何將價高、硬體設施普遍不足的燃料電池切入利基應用商品的新思維，解決現行鉛酸電池的充電不便性與高維修成本與高人力投入問題。

Christopher Guzy演講的主題可與近來元智綠科中心大力推動的「燃料電池倉儲電動搬運機夥伴聯盟」相呼應，用意在於以倉儲電動搬運機做為燃料電池應用端，尋求有興趣參與的學術及業界單位，籌組產業聯盟，未來期望開發 KW 級燃料電池組與系統及零組件檢測平台，共同推動燃料電池應用示範與驗證技術，提高技術可靠度與民眾接受度，加速技術商品化發展，並結合國內4C產業優勢，導入燃料電池應用技術，共創產業新利基並與傳統考量應用端作區隔。

除前瞻創新技術研發外，元智綠科中心更致力於與國內業者的技術合作與擴散，期以輔導國內傳統產業轉型為新興綠色能源企業。以指標性個案為例，光騰光電於元智綠科中心輔導合作下，進駐元智育成中心、申請經濟部SBIR計畫及設廠於中壢工業區，投入量產三種膜電極組。

另外，元智綠科中心與微電國際開發的功能性燃料電池電池，經一年多日本CHINO設備商測試驗證，已於今年9月中進入對方行銷網絡，進行全球供應。另外，集廣企業在中心近1年輔導下，亦已製作並行銷近50組國產燃料電池教具於國內各大專高中職。這些合作業者於會場外進行展示與宣傳，期待能導引國內更多業者投入此一新能源產品開發，邁向燃料電池產業領域的新未來。

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彭宗平校長(左二)與元智燃料電池中心職員，於成果展示攤位前合影

(20091030 11:04:59)元智燃料電池中心獲教育部「發展國際一流大學及頂尖研究中心計畫」2期補助，更加速提昇中心研發水準，朝向國家級燃料電池中心邁進，躋身國際研發水準之林，擔任研發創新產業的先驅，以前瞻技術引領臺灣綠能產業更加乾淨、無汙染。

面臨全球競爭的世代，政府為培育優質人才，自95年起推動「發展國際一流大學及頂尖研究中心計畫」，經過四年多來的努力，10月24日於台北國父紀念館舉辦「躍升與蛻變─為台灣培育優質人才成果展」開幕式，以教學、研究、國際化及產學合作為主題進行成果展，與社會大眾共同分享灌溉樹人的喜悅。

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「躍升與蛻變－為臺灣培育優質人才」計畫成果展展出11所大學與4個研究中心的成果，其中包括連續獲2期「發展國際一流大學及頂尖研究中心計畫」補助的元智大學「燃料電池中心」。

元智燃料電池中心於89年由前校長詹世弘博士帶領下，透過能源局經費補助而成立，相繼榮獲經濟部技術處之學界科專發展高效率低成本之燃料電池關鍵技術，能源局計畫發展高溫質子交換膜燃料電池關鍵零件，及其他政府研發單位及業界產學合作共同研發及技術之轉移等。

燃料電池中心主任蘇艾表示，該中心主要鎖定燃料電池關鍵零件組材料及技術，整合校內機械、化工與材料、電機與管理學院跨領域人才研究，在獲得「發展國際一流大學及頂尖研究中心計畫」補助後，近三年研究能量大幅成長80%，與業界的技術合作也有驚人成效，每年定期舉辦燃料電池國際研討會，邀請各國專家學者發表專題及提供指導，擔任研發創新產業的先驅，以前瞻技術引領臺灣綠能產業更加乾淨、無汙染。

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中心研發團隊包含機械、化工與材料、電機及管理學院等 20餘名教授及專任研究員及博士後研究，主要任務除了開發關鍵零組件技術外，並培育我國燃料電池產業發展必須之科技人才，目前已培育超過200名碩博士之專業人才。

元智大學自95年起由現任彭宗平校長接手掌舵，在既有的辦學基礎與成效上，以「綠色科技與管理」（Green Technology & Management）及「電子化生活」（e-Life）做為兩大發展特色，同時一方面創設「燃料電池」及「通訊科技」兩大頂尖研究中心，期能推動全校相關領域共同邁向卓越；另一方面，建構良好的校園文化氛圍，整合相關資源，提供兩大頂尖研究中心堅實的學術基礎與研究教學團隊，藉由頂尖研究中心與優質校園文化相輔相成，致力於尖端科技之研發以及菁英人才之培育。

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(20100816 14:39:51) 為配合國家政策及考量光電產業發展為世界之趨勢，元智大學成立光電工程學系，其目的在於培養結合光學與電學之產業人才，希望能在研究發展上有極大的發揮潛能。

元智光電系在地理位置上位於北臺灣高科技地域之中心點，且緊鄰高科技工業區，不僅與光電產業有密切的合作，與各校及各研究單位亦有多項計畫進行。光電所研究生於學術上可接觸到完善的課程規劃，充實專業學理知識，於實務應用面上，亦參與實際業界之專案開發。其師資皆為光電各專業領域之專家，與業界以及各研究單位均有密切合作關係，基本學理雄厚，實務經驗充足。

光電系在課程規劃上分為三階段：基礎課程、系統課程及實際應用課程。透過這些課程之學習並輔以相關實驗及專業實習，希望能培養光電產業所需之高級技術人才。

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為使系上學生能具備結合理論與實務之完整學識與能力，課程設計有兩大領域學程：太陽能光電學程、照明與顯示學程，期能讓學生有系統地瞭解現今各種領域光電科技之理論基礎，進而增加就業之競爭力。完成學程之同學，授與學程證書。

光電系教學研究環境主要使用全新落成並獲2008台灣建築獎首獎的『遠東有庠通訊大樓』。設備新穎完善，全區無線網路、E化教室、圖書室、閱覽室，建置多間大型教學實驗室及專題研究實驗室，實驗設備充足完備，包括九間教學實驗室：幾何光學實驗室、物理光學實驗室、光子學實驗室、光電實驗室、雷射光纖實驗室、 平面顯示器實驗室，及各專業研究實驗室：液晶與平面顯示器研究室、薄膜太陽能電池實驗室、光電系統實驗室、光纖通訊實驗室、光電高分子實驗室、光學設計與全像術實驗室、光電半導體元件暨量測實驗室、光學量測與磁路模擬分析實驗室、元件物理暨檢測實驗室、光電元件實驗室、有機半導體實驗室、奈米光電元件實驗室、先端科技實驗室及全像實驗室（暗房）。

光電系畢業生升學機會極為廣泛。系上設有光電工程碩、博士班、碩士在職專班，為一學制完整、理論研究與實務研發並重之科系，並設有學碩士五年一貫學程，鼓勵同學繼續進修。另外，畢業同學亦可報考國內外光電工程、電機工程、電子工程、工業工程、醫學工程、材料科學及其他相關之研究所。

光電工程學系是高科技產業最受歡迎科系，就業機會非常廣泛，可進入政府機構、教育機構、研究單位、產業界服務、自行創業及服國防役等。適合的產業範圍涵蓋高科技光電產業、LCD產業、微機電精密技術、生物科技、電子材料、電腦軟體與網路設計、IC設計、人工智慧等。

訊息來源：元智大學

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(20100816 14:27:54) 元智電機工程學系於1989年成立，為元智大學前身元智工學院五個創始系之一，亦是國內少數公私立大學中能在短短6年內自大學部發展至研究所博士班的學系。

配合國家經濟建設及科技趨勢，以控制、電子、計算機為元智電機系主要發展方向。控制組從事智慧型控制、機器人方面的相關研究；電子組朝向元件、混合信號IC、數位IC、電子設計自動化的專研；計算機組則發展數位科技之關鍵性技術與數位服務之系統整合。

系上配合電機通訊學院之課程整體規劃，除了專業必選修課程外，並有院共同科目的設置，以及多個學程可供選擇修習。學生在滿足本系修業規定下，修習本院所屬學系所開之課程所得的學分均予以承認。因此，學生選讀電機系，在專業與多元學習環境的薰陶下，必可得到很好的成就。元智電機系目前所設置的三個學程分別是：積體電路設計、智慧型控制、與數位科技應用。其他可供選擇的學程包括：系統與信號處理、通訊IC、天線設計、通訊網路、液晶顯示、固態照明、光纖通訊、光電系統設計等。

電機系已通過IEET工程與科技教育認證，此意味著畢業生之能力已為參與「國際工程教育認證協定」之會員國所認可，對於學生未來的出路將更為寬廣。系上除了重視學生的專業知識傳授外，亦非常重視學生活用、動手做之技術能力的養成。因此於基礎課程中會搭配實驗、實作課程，並且以嚴謹的評估方式訓練學生。

訊息來源：元智大學

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(20100906 15:39:24) 元智大學燃料電池中心在9月2日下午舉辦「燃料電池中心專題演講─Research and development of solid oxide fuel cells for reduced temeprature operation」，地點在元智科學園區中的會議室，吸引相關領域的學生參與，包括機械所、化材所從事相關研究的學生，甚至還有大學部進行相關專題的學生參加。

元智重點研究中心之一的燃料電池中心首度邀請到南京工業大學特聘教授邵宗平蒞臨演講。邵教授專長在固態氧化物電池、鋰子動力電池、PEMFC、超級電容器、催化制氫等領域的研究，為國家自然科學基金委員會傑出青年基金、教育部新世紀優秀人才計畫、霍英東青年基金、及江蘇省六大人才高峰專案獲選者。

邵宗平在本次演講中提及綠色能源的發展，如利用玉米當作原料提煉乙酸和乙醇當作能源的來源，或是利用植物的麥桿，提煉出植物纖維後製成相關的中間產物，再進行能源開發，他表示這樣的新興能源技術或許在富庶的西方世界中是可行的，但在中國甚至其他開發中國家等糧食缺乏的地區，無法將大量的玉米、小麥當作是替代能源，往往還是使用煤礦與天然氣等能源為主。在二十一世紀，地球資源逐漸消耗殆盡，開發新能源成為當今刻不容緩的課題，如何有效降低石化燃料的消耗率、提升替代能源的使用率、讓替代能源更加普及的觀念應更受矚目。

邵宗平接著提出另一項科技議題，隨著薄膜材料的快速發展，更多新電池的概念相繼出籠，例如使用甲烷做為能源時，首先要處理的是電極積碳過多的問題，必須設計新的反應程序，才能降低碳量減少汙染；此外，在固態電池發展過程中，電池陰極會因為低溫的緣故，產生相當大的活化能，導致反應速率過慢，降低電壓放電的穩定性。邵宗平表示針對這兩個問題，未來還有很大的改進空間，建議燃料電池中心應將此列為研究方針加以探討。

開發新能源及創造環保電池，才能減緩對地球資源汲取的速度並降低環境汙染。科技始終來自於人性，而當人類科技遇上地球生態而產生衝突時，便是考驗人類智慧的時刻，透過相關團體間彼此的激盪交流，不斷提出新方法、運用新概念，才能真正提升全體人類的生活品質。

訊息來源：元智大學