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作者:康顧嚴、蔡英文燃料電池技術於無人機的應用

電動無人機飛行時間過短，一直是無人機在應用市場拓展的極大阻礙。因鋰電池能量密度過低，在長時間飛行常使用內燃機作為飛行時的動力，但內燃機產生動力的過程中會產生廢氣、震動、噪音與保養修護困難等議題，未來的進步空間有限。反而言之，質子交換膜燃料電池系統的操作溫度低、啟動時間短，並且單位重量之功率密度與能量密度均能符合無人機長時間飛行的應用條件，被視為長航時無人機極佳的電力來源。

作者:林哲聰、林昱成前視安全警示系統之去霧演算法量化分析架構探討

據美國高速公路交通安全局（NHTSA, National Highway Traffic Safety Administration）統計，百分之十七的死亡事故，百分之二十二的傷害事故以及百分之二十五的僅有財損（Property Damage Only, PDO）事故發生在惡劣天侯下，尤其是大霧時，前視安全警示系統（前方防碰撞警示系統、車道偏移警示系統），往往因為影像品質劣化，導致系統失效，而無法提供駕駛者正確的警示輔助。因此，本文提出一全新的去霧演算法量化分析架構，其結合車輛偵測之人工加霧演算法，不僅可產生逼真的霧，亦可量化去霧演算法之去霧效果以及最佳化其內部各參數。

作者:鄭中緯飛秒雷射之精微加工技術

金屬雙極板具有低成本與高機械強度的特性，但是質子交換膜燃料電池的金屬雙極板因為操作在溫度較高的硫酸環境中，所以金屬板會遇到腐蝕的問題。透過雷射披覆碳膜於金屬雙極板上可提供抗腐蝕之保護。

作者:余守龍、謝旻甫應用於無人飛行載具之整合式起動馬達-發電機研發

本文旨在敍述研製應用於無人飛行載具之整合式起動馬達-發電機，可直接驅動並起動載具引擎，當引擎起動後便發電提供航電儀器使用。此一體式及直驅設計可減少空間與重量、降低齒輪損耗，達到提升效率之目的。文內所舉之起動發電機係使用高性能稀土磁鐵，具有高功率密度、高轉矩密度、高效率與少維修等優勢。然而考量稀土磁鐵之組裝與充磁問題，在文內提到以「組裝後充磁」製程技術來設計製作起動發電機。文內並評估負載需求與後充磁限制，制訂起動發電機規格，並以等效磁路設計其尺寸，再透過有限元素分析模擬其特性與性能。在組裝後充磁方面，文章內有分析各種充磁接線方式所造成之不同線圈阻抗，以及其如何影響充磁電流與充磁磁場，並選定一種接線方式進行充磁實作。最後，以實驗方式比較驗證「組裝後充磁」與「充磁後再組裝」之起動發電機性能。

作者:戴熒美2021年全球機器人市場預測

作者:陳尚德、廖彥欣、蕭錫鴻具有研磨功能的複合化加工技術研究

本篇文章探討將研磨加工技術與車床或銑床加工複合化的可能性，由切削狀態行為出發，到整機的結構設計進行分析與討論。在節省能源與加工工件輕量化複雜化的趨勢的考量下，工具機設備有可能朝向多工多軸高度複合化與客製化的方向前進，而台灣的設計成本相較與德日低上很多，朝向客製化的工具機前進可以有效使用較低成本的設計經費，拉大與競爭者（中、韓）的差異性。而近年台灣對於車銑複合加工設備的開發已經有相當程度的進步，但是車銑複合的設備在近期的工具機展已經變成各工具機廠共有的技術。與國外工具機大廠相較除了價格差異以外，實難找到技術的差異化。而研磨加工在工件的加工製程是屬於加工的最後一道製程，如果可以跟其他加工做技術整合成複合加工技術，將可以大幅縮短加工上下料的時程。但由於研磨本身產生的切屑與切削特性的不同，大大地增加複合化的難度。本篇由切屑、構型、切削特性、機械特徵與國內外案例探討研磨複合化的可能性。

作者:李鈞函、黃建融雷射披覆碳膜於質子交換膜燃料電池金屬雙極板之應用

金屬雙極板具有低成本與高機械強度的特性，但是質子交換膜燃料電池的金屬雙極板因為操作在溫度較高的硫酸環境中，所以金屬板會遇到腐蝕的問題。透過雷射披覆碳膜於金屬雙極板上可提供抗腐蝕之保護。

作者:廖建智、羅佐良、陳佩吟數位設計科技應用於航太級加工設備之趨勢

倚靠經驗法則設計機台的時代在設計人員交接上常會造成斷層的情況發生，新的設計人員無法完全傳承經驗，因此工具機的開發常會因此狀況而造成不必要的成本浪費，當世襲制的設計思維已不敷使用之際，唯有運用高智慧化的工具才能開創新的局面，在國內傳統產業機台價格平均低於國際的情況下，要如何走出一條屬於國內傳統產業的路就是一大重要的課題，為此工研院運用數位設計技術於傳統產業以新的方式，進行高價規格機台設計，以航太級加工設備要求之高精度、高品質，作為發展目標。文內以虛擬切削技術評估機台加工性能，應用虛擬主軸動態性能評估機台動態性能，定義機台加工性能目標，最後搭配結構自動化構型合成技術完成數位設計流程，進行符合航太級加工設備機台要求之構型設計，以數位設計取代人為設計，降低不適當工具機構型設計造成之成本發費，及縮短機台開發時程，提高國內傳統產業的國際競爭力。

作者:季宇文、黃昆平垂直成長及摻雜奈米石墨烯壁及其應用

本研究使用低壓微波火炬化學氣相沉積（MPT CVD）設備製作垂直成長及異質元素摻雜奈米石墨烯（X-dope graphene nanowalls, X-GNW）的觸媒極片，透過掃描式電子顯微鏡（scanning electron microscope, SEM）、拉曼光譜儀（RAMAN）以及X光光電子儀（XPS）分析，分析證明有效將異質元素植入奈米石墨烯壁的結構中，氮元素最高含量可達15 at%。嘗試使用不同金屬摻雜對氮摻雜石墨烯（NGNW）特性的影響，藉由電化學量測得知在2% CO環境毒化下，鈀氮摻雜奈米石墨烯壁（Pd-NGNW）、鎳氮摻雜奈米石墨烯壁（Ni-NGNW）、鐵氮摻雜奈米石墨烯壁（Fe-NGNW）之個別電化學活性仍可維持在65%、82%以及90%。其中Pd-NGNW電極作為陽極，在質子交換膜燃料電池（PEMFC）模組測試下放電，達到反應過電位相較於20 wt%鉑金/碳為50 mV、極限電流達到1400 mA/mg。

作者:芮嘉瑋、郭華軒電動車及氫能車之技術與產業鏈發展

為實現「2050淨零排放」目標，車輛改以非化石能源為動力已是現在進行式。主要能源類型包括：1. 鋰離子電池 2. 氫燃料電池(Fuel Cell) 3. 既有內燃機車輛改用電子燃料e-fuel、biofuel等再生燃料4. 氫內燃機(Hydrogen Internal Combustion Engine, H2ICE)。其中，鋰電池和燃料電池將成為主要發展方向，氫氣和再生能源內燃機作為輔助。電動車和氫能車有機會共存發展，共同解決燃油車碳排放問題。
本社自2012年以來持續關注電力與車輛議題，2024年度與車輛研究測試中心、車輛安全審驗中心、工研院機械所等單位合作，以「電動車及氫能車發展評估」為專題，聚焦全球及臺灣電動車(BEV)及氫能車輛(FCEV)(車＋加氫站)之比較評估，分別探討國際車輛低碳化政策及市場發展、電動車及氫能車技術與產業鏈發展、安全與稅制法規對電動車輛導入之影響、能源補充設施與法規，盼能協助國內因應新興電動車與氫能車輛產業需求，培養我國產業國際競爭力。
本篇內容摘自本社專題報告中工研院機械所協助完成之章節，盼能有助讀者初步了解電動車及氫能車之技術與產業鏈發展。
一、國際電動車及氫能整車廠技術布局規劃
電動車(BEV)和氫能車(FCEV)是應對氣候變遷的重要交通工具變革。BEV在小客車市場已站穩一定占有率，而FCEV在中重型車輛領域具有優勢，續航里程可達約1,000公里。BEV需克服續航里程、充電時間和充電站建置等問題，FCEV則需降低加氫站成本與普及度。
(一) 日本豐田汽車的多元策略
豐田採取「多途徑方法」，同時發展BEV、內燃機、混合動力和氫動力系統，如圖1所示。
1. 電動車輛發展：
豐田研發新型高性能鋰電池以及固態電池，目標2027-2028年達到1,000km續航，僅需10-20分鐘充電時間。豐田還與英國天然氣公司(British Gas)合作提供通用的充電基礎設施，開發家用充電方案HomeCharge Wallbox [1]專供豐田電動和插電式混合動力汽車使用的家用充電器，以加速電動車在英國的普及率。
2. 混合動力車輛：
2023-2024年全球BEV銷售放緩，豐田擅長的混合動力(HEV)以及插電式混合動力(PHEV)銷量增長。豐田還開發新型1.5L和2L直列四缸引擎，提高功率並縮減體積10%，使其HEV燃油經濟性提升12%。
3. 氫能車輛：
豐田除了知名的氫能乘用車Mirai，也把氫燃料電池拓展到Crown等其他車款，並增加在商用車、公車、卡車等應用，持續研發燃料電池技術，與德國戴姆勒卡車等公司合作。豐田開發的下一代燃料電池技術，預計2026年推出，將提高功率密度，降低成本。
(二) 韓國現代汽車的電動化策略
現代汽車聚焦電動車、城市空中交通、自動駕駛和氫燃料電池系統四大領域。
1. 電動車發展：
電動車走向模組化設計，已基於E-GMP平台推出了多款純電動車。現代還規劃推出高度整合模組化架構(IMA)平台，進一步提高成本效率。
2. 電池技術：
現代與寧德時代合作Cell-to-Pack系統，提高系統能量密度。韓國電動車目前使用的電池仍以NCM三元鋰電池為主，而現代與其合資企業將於2025年起自製更便宜、安全性更高、更具競爭力的磷酸鋰鐵(LFP)電池。
3. 充電基礎設施：
現代在韓國推出E-pit品牌快速充電服務，350千瓦(kW)的充電器可供現代汽車旗下擁有400V和800V充電系統的IONIQ 5在大約18分鐘內可將蓄電量從10%充到80%。E-pit在韓國各地建置之超快速充電器到2024年底已達500個。
4. 燃料電池系統：
現代已推出多款氫燃料電池車型，包括2024為止全球銷售量最高的乘用車NEXO氫能休旅車，以及Elec City FCEV巴士和Xcient FCEV卡車，還開發氫能綜合解決方案，涵蓋氫氣生產、儲存、運輸和利用。
5. 混合動力技術：
現代汽車的混合動力車輛於 1995 年開始發展，持續發展到2016 年推出 IONIQ Hybrid，其燃油效率經美國環保署(EPA)認證達到22.4 公里/公升。隨著電動車需求下降，現代汽車將重點轉向混合動力汽車，現代汽車2024年第一季電動車總銷量較去年同期下降4.8%，但第一季混合動力車銷量卻較去年同期成長16.6%。隨著混合動力汽車銷量成長，現代宣布將加快價值 55 億美元的喬治亞州製造園區的投產時間表，用於生產混合動力汽車。

作者:李柏毅、吳智偉、李峻華燃料電池BOP高轉速空壓模組

最理想清潔能源之一的氫能越來越受到關注。其中燃料電池汽車是一項關鍵的應用領域。利用燃料電池中的氫氣和空氣中的氧氣進行化學反應，從而產生電能，推動車輛運行。空氣壓縮機扮演著將空氣輸送給電池堆中的化學反應，直接影響汽車的性能和能源效率，其中成本最高且耗能最高的就是空氣迴路中的空氣壓縮機部分。過程中須使用無油的壓縮機提供氧氣，因此，無油軸承成為必然選擇，在此利用氣浮軸承實現無油運轉。馬達部分，永磁同步馬達的採用也為系統帶來了高效率、高功率密度以及快速動態響應等優勢。永磁同步馬達與高速無油軸承的結合進一步降低了軸心與軸承間的摩擦，提升系統的穩定性。在此提出使用箔片軸承和永磁同步馬達的方案概念與設計原則。

作者:蔡祖揚、王銘浩、黃翊醇氫能貨卡系統整合發展與能耗驗證

本文為氫能貨卡系統整合發展與實車於底盤動力計上測試結果簡述。氫能貨卡主要以3.5噸電動貨卡底盤為載具，並將30 kW燃料電池系統及儲氫系統整合於載具中，完成氫能貨卡整車雛形，並於底盤動力計上進行多項測試。文中將簡述電力整合工程、機構整合工程及實車於底盤動力計能耗測試過程，以驗證燃料電池系統與3.5噸電動貨卡三電系統(包括：電池、電控和電機)兩者整合及搭配合理性，並提供實車於底盤動力計上之能耗測試結果，做為未來氫能車輛發展之依據及參考。

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