探索潔淨新能源之旅 香港城大學者獲亞太經合組織獎項嘉許

不知道你聽說了沒?

近日,巴西亞馬遜地區濃煙密布,因為被稱為“地球之肺”的亞馬孫雨林,正經曆一場已持續了數周的大火,更以驚人的速度蔓延。

正在燃燒的“地球之肺”,是這個星球的氧氣制造機,地球上10%的物種聚集區,這片土地曾被寄予“抵抗氣候變化堡壘”的厚望。然而,毀林造田、無序采礦等一切人類活動,都讓這片土地遍體鱗傷。

其實,亞馬孫雨林一年裏經曆了多次大大小小的火災,但一直沒有得到足夠的重視。更甚的是,有“地球第二肺”之稱的非洲剛果盆地,目前亦同時發生大火,火勢隨時比亞馬孫雨林的更嚴重。

事實上,每一次火災都產生大量的二氧化碳,再加上人類仍然依賴燃燒時同樣會釋出二氧化碳的化石能源,或加劇氣候變化,十分不利於地球的可持續發展。因此,全球不少科學家潛心研發清潔可再生能源,保衛我們的地球,來自香港城市大學(香港城大)的吳永豪博士就是其中一位。

探索潔淨新能源之旅香港城大學者獲亞太經合組織獎項嘉許

致力研究透過人工光合作用結合半導體物料將水分解成氫氣和氧氣,從而實現氫氣成為完全潔淨能源的香港城市大學(香港城大)能源及環境學院副教授吳永豪博士,憑卓越研究成果,榮獲2019年亞太經合組織(APEC)「科學創新、研究及教育獎」(ASPIRE Prize)。

該獎項每年授予區內一位年輕科學家,由各APEC成員經濟體提名。今年主題為「自然實驗室」(Natural Laboratories),表揚透過探索大自然或「自然實驗室」來推動社會發展的創新科學研究。

於15位最後入圍的科學家中脫穎而出的吳博士,日前便前往智利,於APEC科技與創新政策夥伴合作機制會議期間舉行的頒獎典禮上領獎。他說︰“我深感榮幸,代表香港和香港城大獲得這個獎項。對於我和研究團隊來說,這是一份莫大的鼓勵,激勵著我們在追求嚴謹的科研道路上繼續努力,期待能夠更上一層樓,也能回饋社會。”

香港特別行政區創新及科技局局長楊偉雄發出新聞稿祝賀說:“吳博士的專長是利用陽光將水分解成潔淨的氫,以制造可再生能源。這個獎項肯定了吳博士在自然科學領域上取得的傑出研究成就,並且嘉許他致力與其他亞太經合組織成員經濟體的科學家合作。”

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吳永豪博士(左四)於8月26日親赴智利領獎並作專題演講。圖為他與獎項評審主席、委員、贊助商代表以及香港代表團成員之一、工業貿易署助理署長(制度部)何兆康先生(右三)合照。

吳博士一直醉心研究光電催化反應理論,希望為可持續能源的研究發展作出貢獻。他解釋,“用光及半導體物料將水分解成氫氣和氧氣其實不是新技術,但近年全球愈來愈關注能源短缺的問題,而且化石燃料釋出的溫室氣體加劇全球暖化,不利可持續發展,大家的注意力於是投放到找尋新能源之上,成為科研界裏一個熱門議題”。

他自2006年開始一直從事能產生光電催化作用的半導體複合材料的設計與制備,研究以氧化鈦(titanium oxide)、釩酸鉍(bismuth vanadate)、氧化銅(copper oxide)等不同成分來特制粉末,並研究不同成分的粉末吸收不同波長、不同強度的光後將水分解成氫氣和氧氣的功率,同時深入研究如何提升效益:粉末愈“吸光”,分解水成氫氣和氧氣的功率便愈好。

光電轉化效率儀用以測試不同顏色的光結合半導體粉末後,將水分解成氧氣和氫氣的效率。

光電催化的半導體可呈粉狀或薄膜電極狀,吳博士兩種均有研究。當中用粉狀半導體的話,理論上無需使用其他電源已經可以啟動化學反應,“只需要結合光已經可以將水分解成氫氣和氧氣,更加環保,不過產業化的技術難度就更高。”

吳博士選擇專注此技術的基礎研究,包括如何應用光電催化方式提高太陽能轉換效率,因為“要先明白背後的原理,技術有理論基礎,在日後的應用上才會有所突破”。日本的相關技術目前已經可以將光能的10%轉化為氫氣,而且有汽車制造商研發出用氫氣發動的車,不過吳博士指出,現時這些車用的氫氣仍然主要靠用煤炭為能源的外力分解及收集。他說︰“如果只結合陽光及半導體粉末就成功將水分解成氫氣和氧氣,理論上以後為這些氫氣發動的車加水就等同‘入油’了,連氫氣樽也不用更換。”

吳永豪博士示范光電轉化效率儀的運作。他希望在應用光電催化方式提高產生潔淨能源效率的研究上,有所突破和貢獻。

日本是將水分解成氫氣和氧氣技術的發源地。1972年,日本科學家本多健一(Kenichi Honda )和藤嶋昭(Akira Fujishima)首次發表利用二氧化鈦的光電特性分解水而制造氫氣,啟發大量後來者包括吳博士的研究。吳博士於2009年在日本大阪大學太陽能化學研究所博士畢業,2013年更因在光電催化領域的傑出貢獻,榮獲日本權威學術機構日本電氣化學會頒發以本多健一和藤嶋昭命名的獎項Honda-Fujishima Prize作為首位非日籍得獎人,吳博士坦言很榮幸能夠在所屬的研究范疇得獎:“這對我非常有意義,是很大的認同。”

吳永豪博士會用這個光解水反應器收集氫氣。

今次再下一城獲頒發ASPIRE獎項,吳博士謙稱個人背景剛好符合其中一個條件要求︰曾與來自其他亞太經合組織成員經濟體的科學家合作。吳博士本身是馬來西亞華裔,於日本取得博士資格後師從美國聖母大學的Prashant Kamat 教授,2011年獲澳洲研究理事會頒發的博士後獎學金,加入該會由Rose Amal教授領導的功能材料研究中心,曾與新加坡、美國、德國、韓國、日本和內地的科學家合作。

2018年吳博士加入香港城大,他表示是被大學對研究的投入打動,而且香港的地理位置優越,方便他與內地的學者和能源企業保持接觸。他希望結合不同范圍如工程學家等專才,將人工光合作用結合半導體物料令水分解成氫氣和氧氣的技術工業化,投入生產:“內地對新能源抱持開放的態度,不論是跟學者或能源企業合作,均機遇很多。” 他亦與香港城大的學者及香港業界合作,研究淨化生活汙水的同時,由有機物中提取氫氣以發電的可能,轉廢為能。

吳博士在光電催化領域貢獻良多,研究成果獲得國際認可,於主流學術期刊發表相關論文130篇,研究成果9次被包括Advanced Materials, Advanced Energy Materials, Journal of Materials Chemistry A和Nano Research等主流期刊選為封面文章。他的論文被引用達8100次,H-index為37,ESI Top 1%高被引論文更有11篇。他目前是歐洲科學基金會和歐洲研究院的專家學院成員,並且是Scientific Reports(Nature Publishing Group)和Frontiers in Chemistry雜志的編輯委員會成員,同時擔任主流學術刊物如Journal of the American Chemical Society及Angewandte Chemie International Edition等的審稿人。

亞太經合組織「科學創新、研究及教育獎」

自2011年起每年頒發一次,獎金2.5萬美元,目的為表揚投身科研並積極與其他APEC成員經濟體的科學家合作的40歲以下科學家。

 
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