冷融合見曙光 臺師大產創學院與江陵集團攜手發表冷融合技術突破性成果
[資料來源：師大新聞]
因大量使用化石燃料，造成全球氣候暖化與極端氣候肆虐，問題日益嚴重，核融合技術被公認是解決能源與環境問題的終極方案。國立臺灣師範大學跨域科技產業創新研究學院與江陵集團合作，宣布在冷融合技術上取得突破性成果，並登上國際期刊。該技術亦稱低能核反應（LENR），利用水作為燃料，能在低溫下進行核反應，無核污染，可望應用於節能減碳及醫療領域，也為未來更高效的能源解決方案鋪路。
近期能源相關議題上，核融合被人類視為取之不盡、用之不竭的潔淨能源。不過，根據物質的粒子學說與分子動力學原理，核融合需要高溫環境下，較輕的原子（譬如氫的同位素氘或氚）融合成為較重的原子，才能釋放大量能源，但不會產生碳排，放射性也有限。
臺師大產創學院綠能科技與永續治理研究所講座教授、江陵集團創能研究中心執行長黃秉鈞率領研究團隊，研發低能核反應(Low-Energy Nuclear Reaction, LENR)或俗稱「冷融合(cold fusion)」，具無核污染的優點，是解決零碳排的最佳能源。「低能核反應」意味著，核反應可在遠低於主流科學家認為的高溫下發生，並不會釋放出中子和伽馬輻射，是最難以被科學界認同之處。
黃秉鈞教授於2013年意外發現，兩家臺灣公司開發的不同機器可以用水來製造能量(excess heat)，開始注意這項科技，並發現它們都與水受熱與汽化震盪有關，可能是水沸騰所產生的空化(cavitation)及聲致發光現象(sonoluminescence)導致，甚至與冷融合(LENR)有關。黃教授認為，應該進行有系統的科學研究來求證，並從中尋求突破。因此 2019年在科技部支持下，展開這項能源科技探索。
在冷融合(LENR)基本學理仍不清楚時，黃教授研發團隊採取方法是，從實作與測試累積技術經驗(運用學習曲線)，再歸納出設計與操作原理，甚至新的物理學理論。因此，研究團隊設計製造了數十種各式反應器進行實測分析。黃教授團隊研發的LENR技術屬CIF (cavitation-induced fusion, 水的沸騰空化融合現象)，用水當介質(燃料)，可在低溫下進行(低於200oC)，利用流體動力學與空化技術激發核反應，可重現、可大功率連續運作，成本低廉，性能係數COP (輸出能量與輸入能量比)可達1.2至4.3。
黃秉鈞教授2021年自臺大退休後，轉任臺師大講座教授，協助推動跨域科技產業創新研究學院綠能科技與永續治理研究所的產學計畫，其冷融合研究團隊則轉入江陵集團的陽傑公司創能研究中心繼續研發，以發展工程應用系統為主。設定二項目標：
（一）科學目標：提出充分的科學證據，讓主流科學界認同冷融合，吸引更多研究以加速發展。
（二）產業目標：開發結構簡單、可放大至發電廠規模的反應器，以實現大規模應用改變世界。
2023年研究團隊發現當冷融合發生時，反應器會產出不凝結氣體(non-condensable gas)，經質譜儀(mass spectrometer)檢驗，其含有氖同位素(22Ne)、二氧化碳(CO2)、同位素O17重水(H217O)、同位素CO2 (12C-16O-17O)與同位素O2 (16O-17O)。經無數次重複實驗後，確認水被激發了某種核反應並產生能量，也發現O17同位素是核反應的關鍵中間產物(intermediates)，這是能源科技重大發現。
黃秉鈞教授於2023年8月在波蘭舉行的第25屆凝態核科學國際會議(The 25th International Conference of Condensed Matter Nuclear Science, ICCF-25)上報告論文，正式論文於2024年1月發表在國際知名期刊《Nature – Scientific Reports》。這是30年來冷融合論文首度刊登在主流科學期刊上，目前被下載超過14,000次，全世界論文排名頂尖1.8%，並被收錄於美國NIH (National Institute of Health)的國家醫學圖書館(National Library of Medicine)，國外網路媒體The Academic也進行報導。
同位素O17重水有醫療價值，可用於核磁共振造影(MRI, magnetic-resonance imaging)的造影劑以及正子攝影(PET, Positron Emission Tomography)主要材料，也有研究顯示其有可能抑制癌細胞增長，或輔助癌症的標靶或放射治療。可惜，因為O17重水生產不易且價格高昂，無法大規模進行相關臨床研究，以獲得更多有價值的醫療應用。
黃教授的冷融合技術可以用於發電廠節能減碳，利用蒸汽鍋爐的部分輸出熱蒸汽來運作，以反應器COP為2.0來估計，可製造兩倍能源來預熱鍋爐進水，降低鍋爐燃料消耗(或減碳)約20%，將發電廠效率由目前的40%提升至50%，為節能減碳做出巨大貢獻。
如果COP提升至5.0以上，水激發核反應所產生的能量，就足以直接帶動汽渦輪機發電，達成用水來發電的能源革命。這是目前團隊主要的努力目標，同時也致力於量產O17重水，提供大量廉價的原料，供生物醫學研究，造福人類。
江陵集團董事長林美東表示，2023年起，江陵集團與臺師大產創學院綠能科技與永續治理研究所簽訂長期產學合作，共同推動「零碳綠能創新技術示範與前瞻學術研究」，打造一個有特色的「九份零碳綠能園區」，內容包括園區淨零碳排策略、小型微氣候控制技術開發、九份轉運站的多元前瞻綠能技術展示，包括小型微氣候技術(冷泉除濕、局部冷卻、噴霧冷卻)、多功能儲電技術、金字塔太陽能微電網技術、冷融合技術等。
臺師大校長吳正己表示，此項產學合作是雙向的，試圖將創新研發從學校帶入產業直接落實，並將產業界的創新研發帶入學校，進行學術探討與技術創新(如冷融合反應器小型化創新設計)。兩者相輔相成，加速科學與技術的整合。在產業與學術密切合作下，培養學校的實務研發與創新能力，學生在「做中學」的訓練下，習得理論與實務並重的科研實力。 除此之外，黃教授也籌組國內外研究團隊，從學術上探討LENR的基本核反應機制，以解開冷融合之謎，從而引領發展出更高效率的冷融合應用技術。(資料來源:產創學院/攝影:張適/編輯:胡世澤/核稿:鄧麗君)
目前團隊發表的5篇冷融合論文
Huang, B. J., Pan, Y. H., Wu, P. H., Yeh, J. F., Tso, M. L., Liu, Y. H., … & Greenyer, R. W. (2024). Water can trigger nuclear reaction to produce energy and isotope gases. Scientific Reports, 14(1), 214. https://doi.org/10.1038/s41598-023-50824-8
Bin-Juine Huang, Po-Hsien Wu, Jong-Fu Yeh, Ming-Li Tso, Ying-Hung Liu, I-Fee Chen, T.R. Tseng, Fang-Wei Kang, Tan-Feng Tsai, Kuan-Che Lan, Yi-Tung Chen, Mou-Yung Liao, Sih-Li Chen, Robert William Greenyer. Peculiar Phenomena Observed in Low-Energy Nuclear Reactors. 2024 American Nuclear Society Annual Meeting. June 9-12, 2024, Las Vegas, NV, USA.
Bin-Juine Huang, Ming-Li Tso, Ying-Hung Liu, Jong-Fu Yeh, I-Fee Chen, Yu-Hsiang Pan, Ching-Kang Huang, Mou-Yung Liao, Yi-Chun Chen, Po-Hsien Wu. Excess Energy from Heat-Exchange Systems. J. Condensed Matter Nucl. Sci. 36 (2022) 247–265
Bin-Juine Huang*, Ming-Li Tso, Ying-Hung Liu, Jong-Fu Yeh, I-Fee Chen, Yu-Hsiang Pan, Ching-Kang Huang, Mou-Yung Liao, Yi-Chun Chen, Po-Hsien Wu. Excess Energy from Heat-Exchange Systems. The 23th International Conference of Condensed Matter Nuclear Science (ICCF-23), Xiamen, China, June 9-11, 2021. ikkem.com/iccf23/MP4/3b-IN22.mp4
Bin-Juine Huang*, Ming-Li Tso, Ying-Hung Liu, Jong-Fu Yeh. Excess Energy from a Vapor Compression System. The 22th International Conference of Condensed Matter Nuclear Science (ICCF-22), Assisi, Italy, Sept 8-13, 2019. ICCF22 – Bin-Juine Huang – XS Energy from Vapor Compression System – Italy 2019 (youtube.com)
