學術貢獻 〉臺灣科技大學化學工程系講座教授 黃炳照-工程及應用科學第二十四屆國家講座主持人「他從放牛班孩子,成為綠色能源高手」
2022-3-07

一個國小調皮愛玩、國二之前是在放牛班的小孩,現在卻成為研究鋰電池與燃料電池領域的國際知名專家學者。他是臺灣科技大學化學工程系教授黃炳照,同時也是第二十一屆與二十四屆國家講座主持人獎的獲獎者,二○二○亦獲得德國宏博研究獎的殊榮,肯定他以臨場光譜技術探討電池與燃料電池材料的貢獻。

黃炳照的童年環境,相對於其他同年紀的孩子是比較辛苦的。國小三年級時,他的母親就去世了,父親為了生計,必須到高雄開計程車,把黃炳照與兩個妹妹留給年邁的奶奶照顧。黃炳照出生在彰化溪洲,因為在鄉下,他的國小時光可說是玩得相當愉快。不過,玩歸玩、皮雖皮,但成績還是不錯,最後他以縣長獎畢業。

進入國中後,黃炳照依舊沒把心思放在課業上,反而跟朋友鄰居玩起小賭博。只是,就在國一時,年邁的奶奶過世了,因鄉下無人照顧,黃炳照和兩個妹妹就搬到高雄和父親一起住。

轉學到高雄念國中的黃炳照,感受到鄉下與都市教學的落差。本來在鄉下「隨便念一念」,他的成績還可以「罩得住」。一轉到高雄的國中,成績馬上就和其他同學有明顯落差,加上頑皮的個性,後來就被分到放牛班就讀。

用十八篇論文,獲得臺科大的肯定

即使如此,黃炳照仍然繼續跟玩伴賭撲克牌,甚至把爸爸給他的買菜錢都輸掉。直到有一天,一位長他幾歲的鄰居哥哥實在看不下去,對他說:「你每天這樣玩,把錢都輸光了,還影響到兩個妹妹,這樣對嗎?」

這段話一語驚醒夢中人,把黃炳照徹底敲醒。他開始覺得,自己這樣玩下去不是辦法。於是,從那天起,他開始發奮念書,每天都念到晚上十點,再也不和鄰居賭博。

這一「用功」下去,黃炳照的成績突飛猛進,尤其在放牛班,他更成為老師眼中的「珍寶」。像理化、數學這些科目,黃炳照念起來尤其得心應手。加上理化老師一直在課業上稱讚他,「人真的是需要受到肯定,有榮譽感,就會更奮發往前走,」黃炳照有感而發地說。

因為理化老師對他的肯定,讓他在課業上更有信心。這也讓他成為老師後,無論面對什麼樣的學生,他也從不嚴厲訓斥,總是仔細傾聽,用心了解學生的內心與煩惱。

在國二時成績表現優異,升上國三時,黃炳照已經重新被分到資優班。一路上,他也以相當好的成績畢業。本來,老師們都認為他應該會考取高雄中學,但他卻以只差○•五分的高分「落榜」到第二志願的鳳山中學。

「我在鳳中三年念得很快樂,成績也相當好,如果去雄中,說不定壓力太大,反而念不好,」黃炳照回憶。高中三年,他在課業上幾乎沒什麼困難,就這樣順順的去考大學聯考了。原本以為會考上臺灣大學,結果考上成功大學化工系。他依然笑著說:「挺好的,這對我人生後面的影響更好。」
  
從大學到取得博士學位,黃炳照在成大一待就是十年光景。

一九八七年,他從成大取得化工博士畢業後,因機緣北上到中技社能源服務團擔任專案工程師。當時的任務之一,就是要協助工廠節能,也就是在那段時間,讓黃炳照對於能源發展有了興趣。

在中技社服務期間,剛好當時的臺灣科技大學化工系在招聘教職,這也是黃炳照一直以來的夢想職涯,於是,他立馬投履歷應徵。在眾多應徵者中,黃炳照是唯一一個「土博士」,沒出過國的他,卻在眾多應徵者中脫穎而出,成為當年只錄取兩名教職的其中之一。 

說幸運也是幸運,但在幸運之外,其實是黃炳照多年來的堅持與努力不懈,才讓他贏得校方的肯定。「自信心來自於你的成果比別人明顯高出很多,」黃炳照記得在念成大時,他的指導教授周澤川這麼說。所以,從成大化工博班畢業的他,當時已有發表多達十八篇論文的亮眼成績。這也讓他能在一堆洋博士裡脫穎而出。

到德國進修一年,回臺落實技術

黃炳照的性格中,有著「要做就要做到最好」的特質。即便當上教授,他還是每天早上八點到校,在實驗室做研究到晚上、甚至到午夜十二點。跟過他的學生都感到相當欽佩。

一九八八年,黃炳照開始在臺科大化工系教書,這一教就是三十多個年頭。

黃炳照的專業在電池能源材料的研發與創新,包括鋰離子電池、燃料電池、太陽能電池奈米結構能源材料等。主要是透過臨場同步輻射光譜與影像技術,了解電池內部運作的細節。同步輻射光譜技術是在研究電池運作機制上很重要的技術,過去沒有用同步輻射光譜與影像技術來觀察時,無法真正了解電池在放電時的內部運作狀態。

一九九六年時,黃炳照獲得科技部的補助,到德國進修同步輻射光譜技術。一年後,他回來臺灣,正好臺灣的同步輻射中心剛落成,讓他有機會把在德國研習的技術落實到臺灣,在同步輻射中心裡展開研發工作。「能夠理解電池內部運作的機制,是一大關鍵。未來希望讓電池壽命更長、更安全,甚至以更低的成本、材料使用更少,產出便宜又安全的電池,」黃炳照說。

目前一般人熟悉的鋰電池,大部分都是鋰離子電池。雖然,鋰離子電池有許多優點,但它會隨電池出廠後,續電力逐漸下降。再者,鋰離子電池很怕熱,並存在著爆炸的危險性。

黃炳照的團隊投入研究另一種新型態的鋰金屬電池,然而,透過同步輻射發現,鋰金屬電池的穩定性較低,尤其在鋰金屬負極循環充放電時,會因為沉積不均勻,導致鋰「枝晶」形成。一旦鋰「枝晶」生成,容易造成電池短路,甚至引發起火危險性。

以上這些電池研究的「發現」,過去只能透過光譜技術去分析鋰「枝晶」的狀態,卻無法真實「看到」。透過同步輻射光譜技術,不但能將電池在運作過程裡「照」下來,再加上光譜與影像分析,更能準確地了解在何種狀況,電池會產生枝晶,進一步改良電池材料。「這是在研究電池內部運作上很大的突破,」黃炳照興奮的說。

為了走向能源轉型,黃炳照團隊也開始研發「固態電池」,將電池的液態電解質改為固態,就算發生短路,也不會有起火爆炸的危險性。不過,現階段全球在研發固態電池上,都還在找尋更好的電解質材料,以便讓鋰離子在當中的傳導能力比液體中更快。

回顧黃炳照一路求學、任教的過程,在旁人眼中,難免有一種,「本來以為會到哪裡,後來卻沒到哪裡」的可惜。例如,考高中以為會念雄中,結果跑去第二志願念鳳中;考大學以為會考上臺大,卻上了成大;應聘教職,以為會待在成大,卻來到了臺科大。

問黃炳照是否覺得失落或沮喪?他反而笑得很開心。對每一段歷程,當他回頭看,都覺得「還好來到這裡」。在黃炳照身上,見到的是一種「轉念」的隨遇而安。

他笑著說,連太太都說他是個不會把壓力放在身上的人。黃炳照說,自己當然會有情緒,可是他從年輕時就養成了運動的習慣。當有情緒或壓力時,運動是讓自己轉換心境的很好方式。「這樣你就不會鑽牛角尖,永遠有天真的心情」他說。

帶著天生的開朗與後天練出的韌性,黃炳照會在學術路上繼續前行,朝不斷超越自己而努力。


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