【媒體報導】興大水電專利研發動力電池回收與再生水廠優化強化減碳效益

興大水電專利研發動力電池回收與再生水廠優化強化減碳效益

 

稿源：2025-06-05/工商時報/謝易晏

 

國立中興大學生物產業機電工程系施武陽副教授專利研發「電動車電池回收利用與水處理節能產業」技術，賦予電池重生。圖/謝易晏

 

 

台灣預估在2030年每年將達到萬噸的廢棄鋰電池量，國立中興大學生機系施武陽副教授團隊提出了在農業領域中的二次電池再生利用策略。由於電動車與油電車部分淘汰電池在安全規範下仍具充電使用價值，此類汰役電池進行重整應用於農業載具與儲能系統，可大大降低農民成本，提高廢電池回收附加價值，並實現農機電動化與穩定的再生能源供電，減少碳排放。

 

鋰離子電池為目前電動車使用上最主要的儲能單元，當電池組因保固年限或性能低於法規標準面臨汰換時，部分內部的電池單元性能可能還在法規性能規格之上，可應用於非高動態充放電的農機或是儲能系統；而剩下劣化較嚴重的電池則進行化學分解提煉鋰離子等後續處理。因此從經濟與環境考量上，這些汰換後電動車電池單元可以再製成、用途轉換，以及分解回收進行處理。

施武陽副教授團隊開發了內建循環壽命估測、精準殘電量與熱安全係數估測演算法的回收再生電池管理系統，能有效的在短時間內完成電池狀態的判定，並即時的進行警示、保護或是分流以延長壽命。所開發之回收電池管理系統可即時動態量測工作電壓、電流值估測內電阻值(代表循環壽命)，以及熱阻(熱安全參數)。與既有方法相比，具有估算誤差小、收斂速度快、易於應用寫入電池管理模組等優點，並可同時估測動態內電阻值與開路電壓，在後續大型再生動力電池應用上具有相當大的優勢；硬體部分，中興團隊已開發出一種簡單的無升降壓轉換器回收電池管理系統。應用降低鋰離子電池放電深度之基本概念，透過回收電池與一附加物理電池超級電容之間的切換控制縮短回收電池放電深度、延長汰換電池壽命。

在進行動力電池回收處理時必須先將汰換電池組內的單元依據性能實施分類並篩選，除儲能容量外，內電阻、開路電壓、與溫度也會影響到電池的總體性能，重組電池使用前，需要量測上述電池參數的特性曲線，以作為電池電量(SOC)與健康度(SOH)之估算，本團隊開發可藉由即時線上估測電池開路電壓與內電阻，適合對退役電池單元進行快速參數估測以及分類，降低電池後篩選處理所需的成本。

 

施武陽副教授專利研發「電動車電池回收利用與水處理節能產業」技術已實際應用於產業中。圖/謝易晏

 

此外，隨著全球氣候變遷加劇，薄膜水處理設施的能源效率優化已成為永續發展關鍵。逆滲透（RO）膜技術作為現代水處理核心，其能耗約占總能耗七成以上，在台灣推動淨零碳排及再生水資源發展的脈絡下，水處理設施的節能管理更顯重要。目前國內濾膜90%以上仰賴進口，RO膜使用壽命通常為2-5年，結垢問題與過高操作壓力更會加速膜的劣化，因此如何優化操作參數，同時兼顧產水效率與設備壽命，成為關鍵挑戰。

 

施武陽副教授開發回收電動車動力電池管理技術運用於農業環境多樣化場域；並透過最佳化模擬分析技術，協助海水淡化場域與再生水廠進行自動化節能，預估每廠每月平均節省至少10%數十萬電費並可延長高單價膜壽命。圖/謝易晏

 

施武陽副教授團隊多年在薄膜水資源處理設施節能領域累積豐富的實務經驗，驗證其技術方案的可行性與效益，包含：協助緊急海淡廠提升水回收率從42%至49.9%，展現15%的節能成效。在外島海淡廠的單級SWRO系統優化專案中，透過精確的參數控制與系統調校，成功將進料壓力從61.7bar降至52.33bar，同時保持穩定的3,000 CMD產水量。系統在30-40%的回收率區間內，維持良好的產水量並延長RO膜組件使用壽命，興大產學合作成果展現團隊在水資源處理與系統節能優化的專業實力，期能為企業提供節能技術利基，獲取更多商業化機會。

水資源和能源是永續社會發展的關鍵，開發水資源和降低水處理能源消耗同樣成為聯合國DSG目標。根據台灣某再生水廠的實際數據，2017年的年度用電量為8,191,600度；年度再生能源的售電量為61,538度，能源自給率約為1%；年平均COD去除量為115.30毫克/升，主要的能耗單位仍然是RO處理程序佔總能耗的54%，因此，以再生水處理為例如何減少RO系統的能源消耗是再生水廠節能管理的關鍵。

 

 

技轉商化及更多資訊聯繫逕洽：國立中興大學產學研鏈結中心專利技轉組，信箱：tlo@nchu.edu.tw