觸媒與程序系統工程，邁向永續未來Sustainable Future

CPE 實驗室開發高效能電催化劑與熱催化劑，應用於綠色能源轉換，並透過嚴格製程模擬、技術經濟分析與生命週期評估，將實驗室成果轉化為工業規模製程設計。

研究亮點

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觸媒材料開發

開發高熵合金電催化劑（AOR、ORR 及甲醇電氧化）與 MOF 擔載熱催化劑（CO₂ 加氫製甲醇），聚焦高活性、高選擇性與長期穩定性。

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反應器模型建構與設計

設計與模型建構涵蓋熱催化固定床反應器與電化學流動反應器，將動力學模型整合至反應器設計方程式，優化各規模下的轉化率、選擇性與能源效率。

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製程設計與技術經濟分析

以 Aspen Plus 進行氨基及甲醇基能源供應鏈系統模擬，包含熱整合、技術經濟分析與碳排放評估。

最新消息

2025.01
論文發表

新論文發表於 Sustainable Energy Technologies and Assessments：棕櫚油廠廢水製備生物甲醇之概念設計與經濟分析。

研究方向

本實驗室的研究遵循清晰的推進路線：從開發目標能源轉換反應觸媒、建立反應動力學速率方程，到設計工業規模製程，最終評估經濟可行性與環境影響。

1. 能源轉換觸媒開發

我們針對三個關鍵能源轉換反應開發觸媒，採用兩個主要材料平台：金屬有機框架（MOF）擔載觸媒提供高比表面積、可調孔隙結構與強金屬-載體相互作用；高熵合金（HEA）觸媒則透過多元素協同效應，同時提升活性、選擇性與長期穩定性。原位光譜技術（液相 TEM 及同步輻射 XAS）在操作條件下闡明失活機制並建立結構-活性關係。

HEA effects

熱催化

甲醇合成

開發銅基觸媒進行 CO₂ 加氫製甲醇。聚焦於提升觸媒疏水性，抑制水誘導燒結與活性位點堵塞，改善高壓操作條件下的長期穩定性。

電催化

氧還原反應

開發高熵合金電催化劑作為燃料電池 ORR 中鉑的低成本替代材料，透過多元素合金化調控 d 帶中心，優化含氧中間體吸附強度，提升活性與耐久性。

電催化

甲醇電氧化

MOF 電催化劑用於鹼性電解質中甲醇電氧化，目標為電化學重整回收氫氣。透過金屬-MOF 相互作用進行電子調控，抑制 CO 中毒並提升催化效能。

2. 反應器模型建構與設計

我們在實驗室規模設計並建構熱催化固定床反應器與連續流電化學反應器。動力學模型整合至反應器設計方程式，優化轉化率、選擇性與能源效率。電化學反應器採用無薄膜雙電極設計，可在高達 80 bar 的壓力下操作，系統性評估關鍵性能指標，為後續放大與製程設計提供實驗基礎。

Reactor design

3. 反應速率方程式建構

從實驗室規模反應器收集的動力學數據，透過非線性迴歸分析建立本質速率方程式。熱催化反應採用 Langmuir-Hinshelwood 與冪次律模型；電化學反應則建立反應速率與反應物濃度及施加電位關聯的冪次律速率方程式。驗證後的動力學模型整合至 Aspen Plus 作為使用者定義反應器模組，構成後續製程設計的定量基礎。

4. 系統級製程設計

使用 Aspen Plus 進行完整能源供應鏈的嚴格穩態與動態模擬，涵蓋載體合成（甲醇、氨）、純化、裂解與重整、熱整合與發電。應用製程強化策略與敏感度分析，最小化能源消耗並確定最佳操作條件。

Aspen Plus process diagram

5. 技術經濟分析與生命週期評估

基於製程模擬結果，我們進行全面的技術經濟分析與生命週期評估。技術經濟分析量化資本支出、操作成本、淨現值、內部報酬率及均化電力成本，並進行多情境敏感度分析。生命週期評估評估從原料生產到終端使用的完整供應鏈溫室氣體排放與累計能源需求，為永續製程發展及國家能源政策提供環境績效數據。

指導教授

Prof. Wei-Jyun Wang

王瑋鈞 助理教授

助理教授，國立中央大學 化學工程與材料工程學系

weijyunwang@ncu.edu.tw

辦公室：工程一館 E209

實驗室：工程一館 E211

化學工程博士，美國華盛頓州立大學（2020）
博士後研究員，國立臺灣大學（2023-2024）
研究助理，國立臺灣大學（2014-2017）

發表論文

Equal contribution denoted by †.

2025
Wei-Jyun Wang, Chong Wei Ong, Denny K.S. Ng, Cheng-Liang Chen. "Conceptual design and economic analysis of biomethanol production process from palm oil mill effluent for sustainable biodiesel production." Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2025, 75, 104207.
2024
Jian-Xun Lin, Wei-Jyun Wang, Bor-Yih Yu, Chong Wei Ong, Cheng-Liang Chen. "Intensification of the CO2-capturing methanol steam reforming process: A comprehensive analysis of energy, economic and environmental impacts." Separation and Purification Technology, 2024, 347, 127612.
2023
Mustapha Abdelmoula, Christian Ruby, M. Mallet, Jaafar Ghanbaja, Romain Coustel, Louis Scudiero, Wei-Jyun Wang. "Identification of a Fe(OH)2-like phase in the core-shell structure of nano-zero-valent Fe and its evolution when interacting with Pd2+(aq) ions by Mossbauer spectroscopy, XPS, and TEM." Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2023, 172, 111066.
2022
Benjamin L. Kee†, Wei-Jyun Wang†, Osman Akpolat, Patrick Littlewood, James P. Seaba, Louis Scudiero, Su Ha. "Caustic aqueous phase electrochemical reforming (CAPER) of ethanol for process intensified compressed hydrogen production." Applied Catalysis A: General, 2022, 641, 118647.
Wei-Jyun Wang, Louis Scudiero, Su Ha. "Recent progress in electrochemical reduction of CO2 into formate and C2 compounds." Korean Journal of Chemical Engineering, 2022, 39(3), 461-474.
Wei-Jyun Wang, Frankie Roberts, Stena Peterson, Su Ha, Louis Scudiero, Romain Coustel, Martine Mallet, Mustapha Abdelmoula, Christian Ruby. "Iron-iron oxide supported palladium catalyst for the interconversion of formate and carbon dioxide." Chemical Engineering Journal, 2022, 427(1), 131763.
2021
Wei-Jyun Wang, Sooyeon Hwang, Taejin Kim, Su Ha, Louis Scudiero. "Study of carbon supported CuPd alloy nanoparticles with Pd-rich surface for the electrochemical formate oxidation and CO2 reduction." Electrochimica Acta, 2021, 387, 138531.
2015
Shih-Han Wang, Wei-Jyun Wang, Chiao-Ying Chang, Cheng-Liang Chen. "Analysis of a looped steam pipeline network in a large-scale refinery." Industrial and Engineering Chemistry Research, 2015, 54, 9222-9229.
Yu-Ti Tseng, Wei-Jyun Wang, Jeffrey D. Ward, Hao-Yeh Lee. "Design and control of a process to produce furfuryl alcohol." Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2015, 51, 44-52.
2013
Wei-Jyun Wang, Jeffrey D. Ward. "Control of three types of dividing-wall columns." Industrial and Engineering Chemistry Research, 2013, 52, 17976-17995.
書本章節
Wei-Jyun Wang, Cheng-Liang Chen. "Chapter 17 — Simulation and analysis of steam power plants with Aspen Utility Planner." Chemical Engineering Process Simulation, Elsevier, 2017, pp. 405-434.
研討會論文
Wei-Jyun Wang, Jeffrey D. Ward. "Control of three types of dividing-wall columns with highly variable volatility." 2014 ADCONIP Conference.

研究生

周琮毅
CO₂ 碳酸化程序設計與技術經濟分析
劉丞愷
粗甘油製備綠氫之程序設計與技術經濟分析
謝佳哲
永續航空燃油生產之程序設計與技術經濟分析
鄭琨瀚
用於甲醇電化學重組產氫之多孔性電催化劑開發
梁力安
用於燃料電池氧氣還原反應之高熵合金電催化劑開發
柯品竹
用於甲醇電化學重組產氫之高熵合金電催化劑開發

加入我們

我們誠摯歡迎對觸媒、永續製程工程及技術經濟分析充滿熱忱的學生與研究人員。請以電子郵件附上履歷及簡短研究興趣說明與王教授聯繫。

目前開缺職位

博士生職缺：開放中。研究方向為能源轉換電催化劑開發或國際能源供應鏈製程設計。
碩士生職缺：目前已收滿。未來缺額將透過系辦公告。