2022臺灣能實作競賽 大專綠能循環經濟組 佳作

許家捷、林憶築、林曜宇、蘇姮侒

國立清華大學 材料科學工程學系

 

指導老師

陳翰儀 副教授、劉姿吟 副教授

國立清華大學 材料科學工程學系

國立清華大學 生物資訊與結構生物研究所

■ 作品運作說明

微生物燃料電池 ( MFC ) 與植物微生物燃料電池 ( PMFC ) 作用原理為附著在陽極上之微生物吸收養分進行代謝作用產生質子、電子、二氧化碳，質子藉由質子交換膜移動至陰極，電子經由外電路傳輸至陰極，最後在陰極與氧氣進行氧化還原反應生成水並產生電能。

■ 創意特色說明

本研究特色為利用廢棄菱角殼活性碳作為 MFC 與 PMFC 之電極材料，不僅為永續發展之能源，並同時具環保廢棄物與循環經濟之優點，在 MFC 電性量測上具 5713mWm−2 平均功率密度，而商業活性碳作對照組僅有 2998mWm−2；在 PMFC 電性量測上，成本僅增加 0.5% ，卻可成功提升 PMFC 功率密度至 52mWm−2，是未改質石墨氈作為 PMFC 電極之 2 倍，顯示菱角殼活性碳在 MFC 與 PMFC 上有突出表現，是具有發展潛力之電極材料。在應用層面，將 MFC 與 PMFC 分別串連可點亮 LED 燈。

■ 發展潛能說明

MFC 最常見之應用為廢水淨化，因其具處理廢水同時並兼具產電之優點；PMFC 作為綠建築不僅具有淨化空氣品質及美化環境之優勢，還能提供周圍所需電能。此外，在環境工程領域上，PMFC 在產電的同時並淨化重金屬汙染土地。由於我們製成之菱角殼活性碳在先前電性量測上具有傑出表現，因此預期其在應用上也具有突出表現， 以突破現今低功率密度之瓶頸。