【能源科技前瞻研究】：前瞻氫微型氣渦輪機發電技術研發(I); R & D on Advanced Hydrogen Micro Turbine for Electricity Generation(I)

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Title:	【能源科技前瞻研究】：前瞻氫微型氣渦輪機發電技術研發(I);R & D on Advanced Hydrogen Micro Turbine for Electricity Generation(I)
Authors:	施聖洋;陳郁文;趙怡欽
Contributors:	機械工程學系
Keywords:	氫燃燒器;觸媒燃燒;微型氣渦輪機;重組器;無二氧化碳排放之氫氣渦輪機發電技術;能源工程
Date:	2007-10-01
Issue Date:	2010-12-21 16:24:45 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	近年來，由於全球氣候變遷問題與化石能源消耗關聯性的激烈討論，加上國際政經情勢因中東、北韓、核子武器擴散、石油煤天然氣價格飆漲等等問題，使得化石燃料的應用被重新地考量。特別是主要能源來源多樣化的國家目標和保護環境的永續理念，開啟了新的研究領域－氫經濟（Hydrogen Economy）。未來我國將面臨能源短缺的國際問題，以及全球氣候變遷中之溫室氣體減量的國際壓力，尤其是京都議定書已於今年2 月16 日開始實施，CO2 限量的國際壓力將會與日俱增，是故化石燃料的清潔利用與無碳氫氣新能源技術的研發，是我國所迫切需要的，也是本計畫的動機所在。本計畫擬跨領域整合機械、航空和化材專家學者，以實體產物為導向提出三年期規劃：(1)實作設計出可適用於氣渦輪機之氫燃燒器(機械-施聖洋)、(2)針對微型(5-10 KW)氣渦輪機作組合設計與分析測試(航空-趙怡欽)以及(3)研發氣渦輪機尾氣化學熱回收重組產氫技術(化材-陳郁文)，目標為開發具前瞻性無二氧化碳排放之氫氣渦輪機發電技術(分散式發電等級)。下圖為本計畫整合示意圖：在使用純氫氣做為無二氧化碳排放之渦輪發動機燃料之前，必須克服許多的問題，如氫氣高燃燒速度的危險性、氫氣燃燒高溫性、氮氧化物排放控制以及其操作區間的差異性，所以燃燒室的設計必須重新加以考量，關鍵為從氫氣添加碳氫燃料過渡到完全氫氣燃燒、二氧化碳回收以減少污染和廢熱回收以提高熱效率。是故，子計畫一(機械-施聖洋)為零CO2 排放前瞻氫燃燒器研發：第一年度以氫燃燒器實作設計和觸媒燃燒為研究重點；第二年度以分析氫加碳氫化合物(合成氣)燃燒特性為研究重點，並與子計畫二和三(微型氣渦輪機和重組器)相互搭配組合調整；第三年度以純氫之氫燃燒器最佳化分析和設計為研究重點，並與子計畫二和三相互配合作系統整合。子計畫二(航空-趙怡欽)為前瞻氫燃氣輪機組合設計與分析測試：第一年度以微型氣渦輪機的循環分析與操作測試為研究重點；第二年度以微型氣渦輪機之改裝、組合與測試為研究重點，並與子計畫一(氫燃燒器)相互搭配組合調整；第三年度以重組器(子計畫三)併入微型氣渦輪機並完成整體系統測試分析為研究重點。子計畫三 (化材-陳郁文)為微型氣渦輪機尾氣化學熱回收重組產氫技術研發：第一年度和第二年度以研發觸媒 (含觸媒燃燒)，將微型氣渦輪機高溫尾氣所含之二氧化碳及水氣，以甲烷重組熱回收轉化為合成燃氣 (氫氣和一氧化碳為主)為研究重點；第三年度研發分離氫與一氧化碳之薄膜技術，並配合子計畫一和二作系統整合。氫能已被公認是未來新能源策略的選擇之一，發展氫潔淨燃燒發電技術，將有助改善台灣高達98%的能源進口依賴度、降低污染和減少過量的二氧化碳排放。本計畫具前瞻性，因國際上目前尚未有類似的設計，氫燃燒器在渦輪引擎內燃燒，是有可能超溫爆震，而氣渦輪引擎是不容超溫，否則葉片容易燒壞或斷裂，故必須有獨特可行的氫燃燒器設計，而利用觸媒重組器同時作熱的回收與CO2 的化學回收，對整體效率的提升與CO2 的減量將有重大的助益。研究期間：9511 ~ 9610
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
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