終端課程專題競賽成果

鈣鈦礦太陽能電池相關元件回收製程開發

【112學年度專題競賽第一名】 鈣鈦礦太陽能電池 (Perovskite solar cells, PSC) 為當今最有潛力與發展空間的一種太陽能電池，然而其過短的使用壽命令該類電池對環境影響甚大，因此我們認為將鈣鈦礦太陽能電池進行回收再造將有利於其發展與商業化。本專題使用「熱水回收法」進行回收作業。利用水回收電池內部的「甲基碘化銨」、「碘化鉛」和「導電鍍膜玻璃」，處理後得材料能夠再造新的電池，達到循環再利用的效果。本專案設廠在中國江蘇省專門回收「協鑫光電」公司生產的鈣鈦礦太陽能電池，經過模擬這項創新回收在程序上我們能夠回收將近39.88%的總材料成本，碘化鉛的回收量則高達98.95%，投資回報週期估計來到1.9年，配合未來鈣鈦礦電池的產業成長性，該計畫具有高度的經濟效益。

生質基聚酯高分子之量產程序開發

【112學年度專題競賽第二名】 在現今社會，塑膠汙染和石化業的生產過程所排放的溫室氣體已成為我們面臨的嚴重環境挑戰。本研究為解決傳統塑膠製造所衍生的環境影響，使用玉米秸稈作為原料，透過鹼預處理，使用同步糖化發酵的方法，使纖維素轉變成我們所需的聚酯原料之丁二酸，之後將丁二酸及乙二醇混合後進行 180℃/200℃ 兩段式加熱使兩種物質發生縮合反應，將得到的產物純化後即可得到目標產品生質基聚酯。這種塑膠的原料來自植物，這意味著我們可以減少對有限石化資源的依賴，同時解決塑膠帶來的環境問題。

葡萄糖與氫氣的量產程序開發

【112學年度專題競賽第二名】 本研究旨在探討以廢棄竹子生產葡萄糖和氫氣的量產程序開發。竹子具有分布廣泛及生長快速等優點，因此我們整合了化學工程與生質能的知識，期盼達成淨零碳排的目標。透過萃取、鹼性溶液預處理、離子溶液預處理與稀酸水解程序，本工廠預計一年將 7,560 噸廢棄竹子轉化為 3,780 噸葡萄糖，再藉由厭氧產氫生產 84,000,000 莫耳氫氣。其中，離子溶液的目的是為了破壞竹子纖維素內的氫鍵，使其有利水解反應。然而，離子溶液的價格昂貴且需求量大，因此經過評估後，本量產程序無法回本。儘管成果不如預期能夠賺錢，但我們也在課程中提升了實驗規劃、團隊合作與口頭報告等能力，期盼未來能夠研究出回收離子溶液的方法，並找出更有效的反應條件，相信廢棄竹子仍是具有發展性的生質能。

乙醯胺酚感測器關鍵材料的量產程序開發

【112學年度專題競賽第三名】 本專題所生產之電催化劑(Au-CNF:CNH 1:1)對工作電極進行化學修飾，達到高靈敏度、 具選擇性、快速響應等優點，且催化劑用量極少，僅需2 μL 便可製成電極。而售價0.61元，年利潤便可達一千萬，於5年內達成盈餘。 不僅可以幫助大眾調整藥物的使用，保障良好健康與社會福利，還能促進產業創新與基礎設施，並發展貿易關係，創造未來外銷國外之機會。 可望解決醫療保健之可觀亮點之餘，更能大幅提升人民之健康福祉。

PHA聚羥基脂肪酸酯的量產程序開發

【112學年度專題競賽第三名】本研究利用細菌能夠以細胞內顆粒的形式累積 PHA，作為碳和能量儲備。當培養基中生長必需的養分含量有限且碳源過量時，通常會促進 PHA 的累積。 近年來的PHA研究將焦點放在尋找降低PHA成本的可能，其高成本的原因之一便是高純度基質的使用，佔據總成本的45%，故本研究透過加工食品業的農業廢液—玉米浸漬液作為基質，探討比較多種碳源的濃度在控制反應時間內找到最適合細菌生產PHA的條件，其中包含了COD、TS、VS的檢測去了解廢棄物中的碳源組成，其對產率及大規模量產的可能。 本研究用嗜鹽菌在批次反應器中24小時為一週期，每週期取樣後利用GC-FID檢測PHA的產量，萃取出PHA後，我們將其用於醫藥、民生用品、包裝等應用，以替代傳統塑膠、提高廢棄物在自然條件中分解效率為概念，達到綠色環保、改善環境汙染的目標。

天然檸檬精油的量產程序開發

【112學年度專題競賽佳作】現今「有機」、「環保」、「永續」等概念逐漸普及，然而市面上所販售的芳香劑大多添加甲醇、異丙醇、甲醛…等有機溶劑，若長期使用將會造成身體危害 。由於精油萃取過程困難，價格昂貴，因此在已開發國家中使用精油之比例較高，目前領導精油市場之主要公司皆為歐洲及北美公司，故我們選擇增加台灣精油市場規模，以開發亞洲地區之精油市場為目標，量產一款沒有安全疑慮的天然精油。 效益的部分，我們將一年所產精油1,157,936mL用每瓶10mL分裝，且一瓶定價為5.5 USD，計算出年收入為636,867 USD，再以總投資成本除以年收入扣除每年會耗費的電費及水費，計算出約兩年又九個月的時間，本工廠會開始回本。

甲醇的量產程序開發

【111學年度專題競賽第一名】 全球暖化與能源危機是備受重視的議題，本研究提出甲醇的量產程序開發，其利用二氧化碳氫化經Cu/ZnO/Al2O3觸媒在220℃及75 bar下製備甲醇，目標產量為 10,000 ton / year 甲醇，需要原料 22,338 ton / year 二氧化碳與 3,198 ton / year 氫氣，二氧化碳作為原料能有效減緩溫室效應影響，產品甲醇能應用於替代燃料及化學廠的中間原料，此方法有助於全球的永續發展。

細菌纖維⾯膜的量產程序開發

【111學年度專題競賽第二名】 隨著「環保」、「永續」的概念普及，各國政府、企業與人們也開始重視廢棄物再利用的議題，提倡以綠色生產、資源回收或再生利用等方式，達成垃圾回收、零廢棄的目標。 本研究為解決農業廢棄物稻稈對於環境造成危害，故使用稻稈為原物料，使用鹼前處理以及酵素水解之方法，將稻稈中的纖維素進行降解，並利用分解後產生的葡萄糖作為基質以及加入細菌，進行後續之產膜程序，經過十天的放置，最後進行面膜表面洗滌，即可得到目標產物「細菌纖維面膜」。此程序不僅解決農業廢棄物的危害，最後生產出的面膜也具有極高的經濟價值，另外也達成了綠色循環經濟的目的。

CO2轉CO儲能產電的量產程序開發

【111學年度專題競賽第二名】 本專題期望藉由廢溫室氣體再利用的方式獲取能源，解決再生能源帶來的間歇性問題。本專題以DWSIM程式模擬程序。將固態電解電池(SOEC)通入CO2轉化為CO，以化學能形式儲存能量。再將CO2通入設備為250 kW、效率為60%之固態燃料電池(SOFC)，把燃料氣體的化學能轉化為電能。若以一年不間斷運作，預期一台SOFC將產生1.3×10^6度電力。並透過模擬的方式，找出相較於其他再生能源發電有更穩定且更具經濟效益的產電方式。