二氧化碳轉化成燃料?
公佈於2022年08月03日

盧旭博士是2017年裘槎博士後獎學金得主。對盧旭博士而言,社會影響力不只是流行用語,或者獲得政府資助的準則,而是他的研究核心——將二氧化碳轉化成有用的燃料,減少大氣中的二氧化碳含量。他知道距離大規模生產這燃料可能至少還要15年的時間,但他並沒有被嚇怕,相反,他對過程中的每一個階段都感到興奮,特別是因為氣候變化代表大氣中的二氧化碳含量正在增加。

盧博士表示,他的使命感使他每天都重燃對研究的熱誠:「增加社會影響力是我研究的首要目標,這就是我們進行這個研究的原因。」

33歲的盧博士在2020年至2017年間一直擔任美國耶魯大學化學系的一所研究實驗室助理教授。2020年起,他已首次擔起學術職務,出任沙地亞拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)的助理教授,並繼續與國際跨學科的科學家及研究人員合作進行研究。

盧博士以一級榮譽取得工學學士學位,又以優等成績取得機電工程碩士學位,其後繼續留在香港大學攻讀博士課程,並獲頒發頂尖的獎項,包括李兆基獎學金和香港大學研究生獎學金。

他在香港當研究生的時候,與耶魯大學王海梁研究實驗室合作,在2016年以第一作者的身分與耶魯大學的研究實驗室在Journal of Power Sources發表了學術論文。該論文討論再生燃料電池的高成本及低電能量往返效率,以及團隊研究提升往返效率的成果。盧博士其後在耶魯大學的研究就是以那次文獻的研究作為基礎。

盧博士說:「大氣中有大量的二氧化碳,使地球變得愈來愈熱。」雖然現時有風力、太陽能等可再生能源,但這些能源都有間斷性的問題,會受時間、天氣或其他無法控制的外在因素影響,因而不能長期產生電力,盧博士補充:「例如晚上沒有太陽,就不能產生太陽能。」

「我們嘗試利用這些可再生能源推動我們的反應堆,把二氧化碳轉化為有用的燃料,例如甲醇、甲酸或合成氣(syngas)。市場上已經有人使用這些燃料,但生產燃料的方法都會對環境造成嚴重污染。我們想用二氧化碳生產燃料,在減少二氧化碳的同時又可以生產燃料。」

盧博士表示,雖然研究的目的是在市面上應用技術,並且創造高尚的社會影響力,但研究目前還在實驗階段:「我正嘗試把研究推向實際的情況。」不過,距離取得成果還需要一段時間。盧博士解釋,很多研究人員都嘗試把純二氧化碳轉化成燃料,但這個方法並不實用,因為淨化二氧化碳的成本高昂。「我希望在我的研究模型加入一點雜質。」

空氣除了二氧化碳,還含有很多其他元素,如果要把空氣中的二氧化碳轉化成燃料,就有必要考量雜質,而不是進行昂貴的淨化過程。盧博士正與英國愛丁堡大學的Neil McKeown教授合作進行此項研究:「我們希望直接轉化空氣之中的二氧化碳。這是我的終極目標。」他逐步把雜質加入研究模型:首先是氧氣,然後是氮氣,再來是其他空氣中的雜質,逐步邁向研究的終極目標。

觀望未來,他預計在研究取得成果之前,需要完成以下3步。

第一步是向投資者推銷概念。目前,此項研究已吸引到美國投資者的興趣,因為探測火星是個熱門話題,而火星大氣中的二氧化碳含量是高達95%。

第二步是研發出成功的產品雛型,盧博士預計此階段需時大約5年。

最後是在大約10年內把研究成果從實驗室搬到工廠,這是科學研究最艱辛的一部分。要完成這一步,他需要與企業合作,製作一部巨大的機器,以進行大量生產。

盧博士說下一個重要的步驟就是擴大研究規模,並在KAUST出任新職務的時候專注實行。盧博士說:「我們的單元反應堆現在只有手掌般大,非常不實用。我需要利用我的工程背景去擴大反應堆的規模。」

這代表盧博士需要用到他在香港大學學到的機械工程技術,以及在耶魯大學學習的單元反應堆物體行為知識。他說:「我的工作經常同時牽涉到科學及工程領域。」

盧旭博士先後在香港大學取得機械工程工學士學位(一級榮譽及院長嘉許名單)、理學碩士學位(優等)及博士學位,主要研究使用以微流控作為基礎的二氧化碳電化學。他在香港大學擔任研究生後,到美國耶魯大學化學系一所實驗室擔任博士後研究生。盧博士在2020年出任KAUST助理教授一職。他曾獲得李兆基獎學金、香港研究生獎學金及居里夫人獎行動計劃卓越獎(Marie Sklodowska-Curie Actions Seal of Excellence),並於2017年獲得裘槎博士後獎學金。

延伸閱讀:

  1. 盧旭博士的個人專頁 (裘槎基金會): https://scholars.croucher.org.hk/scholars/xu-lu
  2. 盧旭博士的個人專頁 (阿卜杜拉國王科技大學):https://www.kaust.edu.sa/en/study/faculty/xu-lu