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計畫摘要

1070559：低耗能吸附除濕元件技術
低耗能吸附除濕元件技術開發與放大製程

1070559：低耗能低溫吸附乾燥節能設備
完成密閉之熱泵式吸附乾燥設備機構設計與建置，進行操作參數探討與建立，單位耗能指標達到2.0 kg /kWh，技術報告1份與雛型機一組

1070559：潛熱回收熱交換器元件技術
抗腐蝕塗料開發與壽命測試

年度目標

工業乾燥設備的能源使用效率與乾燥速率取決於溫度、空氣流速、氣流濕度、接觸表面積、壓力、物料本身特性等參數，由於參數太多控制不易，故目前業界普遍做法即以過溫操作或將乾燥時程拉長，造成過多乾燥時間與能量耗費，同時部分廠商因擔心凝結水產生造成熱交換器或設備腐蝕損壞，因此顯少將露點以下廢熱回收利用而直接排放。另外，傳統吸附劑再生溫度需達140℃以上甚至更高，因此使用吸附劑技術將露點降低獲得更乾燥之氣體進行物料乾燥時，高溫再生亦容易造成熱量散失提升能耗。
本計畫擬以熱泵式吸附乾燥元件技術與抗腐蝕熱交換器為核心技術，將新型低溫再生多孔隙吸附劑技術與高效率抗腐蝕熱交換器，應用於新型低耗能低溫吸附乾燥設備與高效率高溫熱風乾燥設備上，並建立示範系統以加速其產業化，以促進高效率乾燥設備關鍵元件技術自主化，取代現有高耗能熱風乾燥設備、高耗能除濕/製冷設備、高耗能製程乾燥設備等，降低全國工業乾燥與住商除濕與空調等用電。同時針對不同乾燥物料進行相關乾燥特性測試與分析，瞭解其特性找出最佳操作參數，確保該物料於選定乾燥設備類型之結果符合品質需求後，再進一步尋求可能降低乾燥設備耗能量之措施。
本計畫預期成果是藉由低耗能吸附元件開發、結合熱泵式加熱設備及抗腐蝕熱交換器元件整合，開發節能潛力達30%以上低耗能低溫型乾燥設備，期望能為國內乾燥設備在全國耗電節約潛力達1.6%以上。而低耗能低溫型乾燥設備，將可廣泛應用於污泥乾燥設備、塑膠乾燥系統、食品穀物乾燥設備、空調除濕系統等。本計畫之全程目標規格將針對處理量1噸/日之設備規格，單位能耗指標>2.5 kg/kWh。並促進高效率熱泵式吸附乾燥設備關鍵組件技術自主化、商品化技術與產業生產輔導與技轉，以增進國內相關乾燥設備的產業競爭力。計畫完成後將能促進現有乾燥設備汰舊換新，預估初期市場滲透率10%計算，本計畫推廣產值可達新台幣6億以上。

重要執行成果

(1)針對低耗能高分子吸濕材料開發，已完成材料初步篩選，目前利用PMAA-Na類型聚電解質材料，於設定標準條件下30分鐘，吸濕率皆可超過50 wt%；利用擬合曲線外插分析吸濕率，最高可達自身重量80 wt%以上。為解決高分子材料形貌不穩定特性，目前亦添加金屬離子產生物理交聯，強化結構穩定性。
(2)完成低耗能金屬有機骨架吸附劑開發，使用對水氣穩定性高的鋁金屬鹽類與有機配體isophthalic acid為起始原料，藉由低成本、簡單製程之特性，經由起始原料的自組裝反應，成功製備Al-MOF吸附材料。以80°C脫附30分鐘、25°C/30%RH吸附30分鐘之條件下，可獲得約26 wt%的水氣吸附率，若於25°C/80%RH吸附30分鐘，則可獲得約33 wt%的水氣吸附率。
(3)完成兩種熱泵結合除濕轉輪密閉系統設計，其中一種為外氣密閉循環系統，除濕轉輪再生測使用獨立密閉再生迴路運作，較不受污泥乾燥程度影響再生效果；另一種為全密閉系統，優點為不須額外再生風機，預期能源效率值都可達到2.0 kg/kWh之目標。
(4)目前所開發的新形態、低成本小型熱管熱交換器，在132mm × 44mm × 200mm的尺寸下，已可達到500W的熱傳量；熱交換器有效度接近50%，不遜於一般熱管熱交換器；單位體積熱傳量高達430 kW/m3，遠大於一般鰭管式熱交換器的30 kW/m3。而在冷凝熱傳增強部分，於銅鰭片表面上，利用漸縮漸擴親疏水混合圖案增加排水效能；在相對濕度85%與風速4m/s下，其熱傳係數比原本的銅鰭片增加了20.5%。
(5)建立污泥檢測實驗室，針對污泥在不同溫度乾燥過程中之釋氣分析，進而找出最佳乾燥溫度與熱交換器酸鹼腐蝕來源，並量測污泥黏度；未來建置選配污泥乾燥系統時，可快速進行污泥相關檢測，進而針對關鍵參數，完成對應機型的選配。
(6)目前已完成國內外專利請2案4件「一種水氣吸附材料」(中華民國、美國)；「立體脈衝式熱管、立體脈衝式熱管組和散熱模組」(中華民國、中國大陸)
(7)目前已獲得專利共4件分別為「除濕單體、分層溫控除濕元件及乾燥裝置」（美國）、「除濕基材、除濕基材成形裝置及其成形方法」（日本、美國）、「除濕單體及分層溫控除濕元件」（中國大陸）
(8)完成專利運用2件、(章嘉企業有限公司100仟元、精遠科技有限公司300仟元-用於檢測微量污染氣體吸附性濾材的樣品置放裝置)。
(9)完成國內外期刊論文10篇、Investigation of the Water Adsorption Properties and Structural Stability of MIL-100(Fe) with Different Anions(LANGMUIR)、High-throughput fabrication of zeolite thin films via ultrasonic nozzle spray deposition(MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS)、Combined Natural Convection and Radiation with Temperature-Dependent Properties(Thermal Science)、On Effective Design and Operating Conditions of Desiccant Dehumidification System(Heat Transfer Engineering)、Metal–Organic Frameworks for Dye Sorption: Structure–Property Relationships and Scalable Deposition of the Membrane Adsorber(CrystEngComm)、低耗能壓縮空氣乾燥設備節能技術探討(機械新刊)、除濕材料於室內空氣品質之應用(潔淨科技)、脈衝式熱管熱交換器性能研究(熱管理產業通訊季刊)、圖形化親疏水結構於不同入口狀態對冷凝熱傳性能增強研究(熱管理產業通訊季刊)、除濕輪除濕機狀態監測與吸濕材料簡介(冷凍空調&能源科技)
(10)技術報告10篇、低溫低濕型污泥攪拌乾燥裝置設計技術報告、冷凝水快速排除設計、吸濕劑小型動態量測系統設計圖與建置、兼具低溫再生與高水氣吸附率之Al-MOF吸附材料技術、冷凝水快速排除鰭片冷凝熱傳測試技術、密閉之熱泵式吸附乾燥設備機構設計操作參數探討技術、吸附劑製程放大技術及物性量測分析、熱交換器雛型開發高、吸濕率低溫再生高分子吸濕劑開發、吸附式製冷機中之真空技術報告。
(11)出國報告2件;參加SEMI-THERM並拜訪Celsia美國總公司及科羅拉多大學出國報告;參加AWWA2018研討會暨參訪日本西部技研除濕轉輪技術出國報告
(12)分包計畫3件;多孔隙金屬有機骨架之有機配體結構設計及合成技術探討(中央研究院 王朝諺研究員);超強吸濕水膠複合材料研究(中興大學 黃智峯副教授);濕式金屬有機骨架薄膜製備(台灣大學 康敦彥副教授)
(13)業合計畫5家5項6,672仟元(含先期授權2,986仟元、權利金600仟元、技術服務費3,086仟元，新典自動化股份有限公司-低耗能吸附劑技術開發與轉輪式家用除濕機應用、清海化學工業有限公司-節能低耗能吸濕劑除濕應用技術開發、匯能科技股份有限公司-熱泵式吸附式乾燥系統技術開發、訊凱國際股份有限公司-高效率熱傳輸元件開發、皓鼎機械有限公司-熱回收型高效率吸附乾燥設備開發)。
(14)本計畫已完成國內外專利申請4件、專利獲證4件、專利運用2件、期刊論文10篇、研討會論文4篇、技術報告10篇、出國報告2件、分包報告3件；業合計畫5家5項計6,672仟元(含先期授權2,986仟元及權利金600仟元、技術服務費3,086仟元，業合廠商包含匯能、新典、訊凱、清海化學、皓鼎機械)。專利授權1項2家400仟元(章嘉、精遠)、技術服務5項5家計504.3仟元，合計約7,576.3仟元，計畫收益率13.13%。