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城大應對新冠肺炎相關研究 獲創科署資助逾710萬

城大應對新冠肺炎相關研究 獲創科署資助逾710萬

城大應對新冠肺炎相關研究 獲創科署資助逾710萬

2020年11月08日 22:27 最後更新:22:27

城大共有4個研究計畫成功獲得相關資助。

香港城市大學今日表示獲得創新科技署轄下的創新及科技基金資助逾710萬港元,用作應對新冠病毒的研究。城大表示共有4個研究計畫成功獲得創新及科技基金「公營機構試用計劃(為在香港防控2019冠狀病毒而設的項目)」的資助。

由生物醫學系楊建文生物醫學講座教授楊夢甦團隊,提出致力研究簡單快速的新冠病毒測試方法。團隊提出一種基於視覺檢測的分子快速測試程序,程序使用一次性側向流動裝置,該裝置包括基於納米技術的生物傳感器和遺傳生物標記。測試可為公共衞生機構提供另一種檢測方法。

城大有4個新冠肺炎研究計劃成功獲得創新及科技基金資助。(左上起順時針方向)楊夢甦、梁國華、Steven Wang、陳紀行。城大圖片

城大有4個新冠肺炎研究計劃成功獲得創新及科技基金資助。(左上起順時針方向)楊夢甦、梁國華、Steven Wang、陳紀行。城大圖片

而由電機工程學系講座教授梁國華研究團隊提出,將研究一種令病原體不會存留於物體表面的方法。梁國華指雖「紫外線」能起消毒的作用,但對人體有害。不過最近有研究表明「遠紫外線」是無害的,因為它不會穿透人體皮膚,卻可消滅病原體。梁國華表示,研究的「遠紫外線」消毒設備可用於電梯按鈕、桌子、水果及其他食品、盒子與瓶子等。

另外,由生物醫學系及電機工程學系助理教授陳紀行所領導,主要是採用機器學習與深度學習技術來預測感染和死亡率,並運用一組既定免疫力和代謝標誌物,來研究新冠病毒感染與其他疾病的聯繫。據初步報告顯示,慢性病患者較易感染新冠肺炎,而陳紀行則指預測模型可以把較易感染或死亡、及有併發症的人群作分類,簡化治療決策,從而減輕的臨床醫療負擔。

至於機械工程學系助理教授Steven Wang則研發為醫院新冠患者研發快速通風密封系統。系統以創新方式收容或隔離患者,以免他人因空氣傳播而感染。系統的原型限制了病毒傳播,並減低受感染患者與醫護人員的接觸。通風密封系統包括管道、配件與其他易於購買或製造的小零件。Steven Wang表示這項研究已準備好投入至香港醫院。

隨着全球電動汽車(EV)市場及可再生能源的發展快速增長,產業對先進鋰電池技術的需求也日益提升。香港城市大學的科研團隊早前獲「產學研 1+計劃」撥款資助,以解決鋰離子電池的「富鋰正極材料」長期以來受電壓衰減的影響,有助推出一系列新型電極材料,為鋰離子電池帶來更高能量密度、更長壽命和降低成本。團隊計劃建立一條年產量逾千噸的生產線,料可創造逾百就業機會。

城大物理學系劉奇教授(中)領導的「開創下一代鋰離子電池的先進正極材料」項目,獲「產學研1+計劃」撥款資助。(圖片來源:香港城市大學)

城大物理學系劉奇教授(中)領導的「開創下一代鋰離子電池的先進正極材料」項目,獲「產學研1+計劃」撥款資助。(圖片來源:香港城市大學)

由城大物理學系劉奇教授領導的「開創下一代鋰電池的先進正極材料」,為第二批獲中華人民共和國香港特別行政區政府「產學研 1+計劃」(RAISe+ Scheme)資助的項目。團隊將通過計劃的撥款,於未來三年提升及完善下一代電極材料的生產線,藉以加速科研成果的商業化和增加產業應用。

鋰離子電池:全球能源轉型的基礎

鋰離子電池技術被視為全球能源轉型的基石,在智能科技和可再生能源儲存系統,包括手機電池、電動汽車市場及大型太陽能發電站等應用中,至關重要。隨着全球市場對電能需求不斷增加,預計到 2030 年鋰電池市場的規模將達至 1,500 億美元,當中涉及電極材料部分的產業將佔超過 600 億美元。

在不同的電池正極材料中,「富鋰層狀氧化物」(LLOs)因其高容量、高運作電壓,以及因原材料資源豐富而帶來的成本優勢,被廣泛認為是鋰離子電池的「終極正極材料」,並能顯著地提升鋰離子電池的運作效能。

不過,儘管富鋰層狀氧化物具有理論上的優勢,但它在電壓衰減、電容量衰減方面所面臨的挑戰,長期以來都對其商業化進程帶來阻礙。

「富鋰層狀氧化物」(LLOs)被認為是鋰離子電池的「終極正極材料」。(圖片來源:香港城市大學)

「富鋰層狀氧化物」(LLOs)被認為是鋰離子電池的「終極正極材料」。(圖片來源:香港城市大學)

解決長期存在的電壓衰減挑戰

為解決上述困難,研究團隊通過將額外的過渡金屬(transition metal, TM)融入正極材料,從而增強其蜂窩結構的穩定性,抑制了氧氣釋放、陽離子遷移和結構降解等情況,有效地解決電壓衰減的核心問題。團隊的方案為富鋰層狀氧化物帶來更高性能,亦為其商業化進程提供更堅實的基礎。

此外,團隊運用先進的「表面工程技術」來處理因材料表面降解、過渡金屬離子溶解、結構崩塌、電解腐蝕等引致的電容量衰減。團隊在煆燒過程(將固體物料加熱至高溫的處理過程)中,加入了包括碳塗層等保護劑,利用此保護層確保材料的長期穩定性,標誌着能源儲存技術的重大進步。

這項突破性科研技術曾於 2023 年的國際期刊《自然能源》(Nature Energy)上發表。在實驗室科研成果的基礎上,團隊將加速以下兩條生產線的商業化進程:

• 傳統鋰離子電池用富鋰錳基正極材料,令電池能量密度可提高超過三成及降低成本

• 固態鋰電池用富鋰錳基正極材料

城大物理學系劉奇教授(右)。(圖片來源:香港城市大學)

城大物理學系劉奇教授(右)。(圖片來源:香港城市大學)

材料生產擴展至全球

劉教授說:「研究團隊成功使正極材料—富鋰層狀氧化物,發揮真正的商業潛力。此項技術不但以更低成本提供更高的能量密度,更為電動汽車市場及能源儲存應用開闢更多可能。項目不但展示了香港在新一代能源技術方面的優勢和實力,也助力香港在全球高新科技市場佔據領先地位。」

團隊早前已成立「速方新能源科技有限公司」,並搭建了一條年產量為百噸級的生產線,致力於高性能富鋰錳基正極材料的開發與產業化發展。團隊期望在「產學研 1+計劃」的支持下,可於未來三年於東南亞或韓國等地,建立一條年產量為 1,000 噸的生產線,並預計可創造約 100 個與研究、製造和工程相關的創新就業機會。

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