作為香港中文大學（下文簡稱中大）的碩士畢業生，採訪當日，卻是我第一次踏入工程學院的大樓。在教研樓一座的實驗室裏，我們見到盧怡君教授和她的幾位學生。盧教授比我想像中年輕許多，一身休閒打扮、馬尾高高綁起、笑容燦爛，給人感覺爽朗且親切。攀談間，她大方地向我們介紹了印有Luquos Energy（易池新能）字樣的電池裝置。這家由她與學生王增越博士所創立的初創公司，不但獲得煤氣公司首屆TERA-Award智慧能源創新大賽季軍，更在中大創業大賽中贏得了冠軍，致力研發本質安全且低成本的新型液流電池，預料未來可取代鋰電池，成為大規模儲能設施。
花費十年時間深耕在液流電池與水系電池領域，並終於取得如今的傲人成績，過程中的艱辛與困難卻從未讓盧怡君卻步。「我相信實驗結果是客觀的，沒有好壞之分。即使一開始實驗結果沒有達到預期效果，我們更應該本着實事求是的態度，從既定的事實中去積極創造價值，只要我們願意，就一定可以做到。」她看着我的眼睛，以一種平靜卻篤定的語氣說道。一段關於她與電池的因緣故事也徐徐展開……
從國立清華大學到麻省理工學院
盧怡君是地道台灣人，高中時期入讀北一女中（台北市立第一女子高級中學），之後考入國立清華大學材料科學工程學系，成績一直名列前茅，屬於系裏的尖子生。大學期間，她跟着指導教授游萃蓉做生物傳感器方面的研究，積累了豐富的材料學方面的知識，並打算畢業後加入台積電（台灣積體電路製造公司）工作。後來受到游萃蓉教授鼓勵，便改變心意，開始申請MIT的博士，最終成功被錄取，並得到Yang Shao-Horn教授提供的全額獎學金，由此踏入電池領域的研究。「這件事對我來說是一個人生重大的轉折，就是因為接受了這個offer（給予），才讓我可以在之後持續地做電池領域的研發。因此我也常常跟學生分享，有時候也許你覺得自己對某個領域很有興趣，但你仍應該對不同的可能性抱持開放的態度。」盧怡君說。
讀博期間的辛苦與收穫
隻身來到陌生的國度求學已不簡單，而想要在遍布精英的MIT生存下來，更是需要強大的心理素質與自律能力。「記得我剛到MIT時跟Yang Shao-Horn教授第一次見面。當時我說想要在5年內畢業，畢業後要去大公司上班。教授只是看着我說：We will see（我們走着瞧）。我後來才明白是什麼意思，因為一邊要維持好的成績，一邊又要做研究，時間分配和如何緩解心理壓力成為我當時面對的兩大難題。」盧怡君回憶道。
再加上初來乍到，語言上並不是很通，當地也沒有朋友，讀博的第一年可以說是她感到最困難、最迷茫的時期。她說：「那段時間，信仰給了我很多力量，讓我在最艱難的時候去正視自己的心態，也給我空間去了解自己，讓自己找到更多心靈上的出路。」她感謝家人給予的支持和信任，還有當地華人圈子的幫助。而要說最大的收穫，是她了解到了自己內心的掙扎源於自身沒有充分發揮主動性。「當我沒有將一件事情看作自己主要的責任時，我就會開始感到無力。而當我一旦將事情作為自己的責任、盡全力去做時，便會感到有力量去克服。所以凡事去發揮主動性，是心態上的一個重要轉變。」
水系電池與液流電池，為團隊主要研究方向
2013年，盧怡君結束了在德國的博士後工作，選擇加入香港中文大學機械與自動化工程學系任職，直言香港背靠內地、同時亦是高度國際化的城市，又離家鄉台灣不遠，是非常好的選擇。早在MIT讀博期間，她便開始集中研究電池的技術問題，追求高能量密度。而在來到中大成為教授後，她更有空間深入思考能源技術的未來，眼光亦更加宏觀，而大學也給予她自由選擇研究不同的系統和材料，讓她認清了一點：本質安全、使用低廉物料和有利可持續發展的儲能系統，才是她所追求的目標。
說到電池，相信每個人對它都不感到陌生。特別是自上世紀90年代面世的鋰離子電池，更是為人類生活帶來了極大的便利，令手機更輕盈、讓電腦可以隨身攜帶、更成為日後電動車電池的主流，而三位對鋰電池發展作出重大貢獻的科學家，也在2019年獲得諾貝爾化學獎。「雖然鋰電池用途廣泛，但它的易燃問題卻始終未能完全解決，特別是這種技術正大量用於需要大型儲電的風力和太陽發電場上，一旦因故障起火，後果不堪設想，也不是長遠之計。因此世界各地的科學家和企業都努力開發鋰電池以外的技術，希望能夠安全地大幅增加可再生能源的使用，幫助解決全球暖化的危機，我也是其中一員。」盧怡君說。
目前，「液流電池」（redox flow battery）被普遍認為是在大型儲能應用中最有機會取代鋰電池的技術，而這也正是盧怡君及其團隊如今的重點研究方向。那麼，液流電池究竟是怎樣運作？它的神器之處又在哪裏呢？盧怡君說：「液流電池把電能轉換為化學能儲存在電解液中，待有電力需求時，再把化學能轉為電能輸出。儲存的能量取決盛載着電解液的罐的大小，不用改變電堆結構，因此能輕易提升儲電規模，可用於風力和太陽能發電場，在有風和陽光的時候將產出的剩餘電力儲起備用，有需要時再輸出。」
團隊的另一研究方向「水系電池」（Aqueous rechargeable battery），則是指以水為電解液溶劑的蓄能電池，不論從性能、成本、安全性、環保性都突破了現有商業電池的問題，是備受矚目的新型電池。其中，「全釩液流電池」是水系電池中最成熟的體系，釩也是最常用於液流電池的化學元素，它本質安全，但價格昂貴且波動很大，以致限制了可再生能源大幅使用的可能，亦不能取代鋰電池。因此，科學家們一直致力尋找其他物質製造液流電池。
十年磨一劍，團隊克服難點取得兩大突破
在這樣的情況下，盧怡君及其團隊選擇了硫（sulphur）作為研究目標。因為硫是在自然界中十分常見的元素，因此沒有稀缺和造價昂貴的問題。假如能用它來儲電，那麼每度電的儲電成本將會是全釩液流電池的千分之一。「上世紀80年代以來，科學家建立了不同種類以多硫化物（polysulfide）為基礎的液流電池系統，但都沒能解決多硫離子的交叉污染問題。」盧怡君說。因此在10年前，她着手研究硫時，大部分人都已經放棄了這個選項，只有她深信不疑：要做困難但正確的事。
「10年下來，我和團隊克服了兩大關鍵的技術問題：2021年，我們研製出一款『電荷增強型離子選擇性膜』，有效減少多硫離子的交叉污染，提高多硫化物液流電池的壽命，能運作逾2000小時，比先前同類電池的160小時大大提高，是全球首次有技術成功解決多硫交叉污染。我們的研究發表後，重燃了學界研究這種電池的熱情。」「而在去年，我們又獲得了第二個突破，成功開發出分子催化劑，加入一種名為『核黃素磷酸鈉』的有機化合物，大大提高反應速率及電池能量效率。有了這兩項的發明，我們現在能夠將多硫液流電池做得壽命很長、高功率，這也是多硫液流電池在目前的發展中比較重要的里程碑。」她開心地與我們分享道。
聽起來固然輕鬆，但成功的背後並不是幸運，而是由很多不為人知的努力所孵化而成。「實驗過程中，我們失敗了很多次才找到了『成功的食譜』，因此有良好的心態素質很重要。慶幸的是，我們的學生都非常優秀，他們不僅有很好的洞察力，也有很好的毅力。我覺得這些也是做科研的精神，你要在不斷的試錯中去找到經驗，不能放棄。只要堅持下來，最終就一定會找到解決問題的辦法。」盧怡君說。
成立Luquos Energy，望研究成果惠及社區
講了這麼多，也許正在看這篇文章的你會問：那麼液流電池和水系電池，在我們的日常生活中可以提供哪些幫助？又能夠在哪些方面得到應用呢？面對提問，盧怡君回答道：「大型儲存是一個非常重要的、能夠決定是否能夠大規模使用再生能源的一個最重要的關鍵。那什麼樣的電池才能夠做大型儲存電池呢？首先它需要非常安全，因此水系電池和液流電池就成為一個重要的方向。」
為了將團隊的研究成果產品化，2020年底，盧怡君與團隊成立初創公司Luquos Energy（易池新能），並視之如親生寶寶。其中「Luquos」中的「Lu」是她的姓氏，而「quos」則由水溶液（aqua）演變出來。而公司中文名裏的「易」字既有更換及迭代的意思，象徵將帶來新一代的電池；同時又因為電池有正負兩極，跟《易經》中太極陰陽概念相近，所以以「易」字為首。
盧怡君坦言，團隊所研發的硫基液流電池，其優點在於成本低且安全性高。雖然電池距離商用還有一段距離，但他們有信心在今年或明年可以用作量產。「很開心我們贏得了TERA-Award後，獲得了香港中華煤氣有限公司的注資，希望我們的電池能從實驗室的小規模測試，拓展至大規模應用，並把資金投放在深圳成立研發中心，希望能盡快克服量產的困難。」公司目前的業務包括跟不同的從事公共事務的公司合作，例如港華能源就是他們的戰略夥伴，亦有污水處理廠、垃圾處理廠等用電量龐大的機構找到他們，希望他們能幫忙解決如何儲存清潔能源的問題。
她與我們分享了香港街邊咪錶的有趣案例。「有一次我們跟負責八達通咪錶的工作人員聊起，問他們怎樣為咪錶中的鋰電池充電？他們說為了安全起見，都不敢在街上直接充電，而是每隔一段時間便將咪錶中的電池逐個拆下，再運回工廠充電，因此牽涉高人力成本。」「因此咪錶公司找到我們，希望能找到本徵安全的儲能電池來替代鋰離子電池，於是我們構思將咪錶轉用液流電池，在咪錶加上太陽能板讓它自行充電。現在仍在測試階段，希望不久的將來可以落實全港使用。」
看好大灣區產業化發展，致力讓綠色能源普及化
創業從來不是易事，盧怡君坦言，成立公司後要在短時間內制定計劃並推進落實，挑戰重重。「資金跟人才最困難，我們要常常見投資人，讓他們了解我們在做什麼。慶幸公司是由中大孵化出來的，可以找到最好的學生，一起為目標努力。」
她亦十分看好大灣區的產業化的條件，認為深圳有很好的技術人員和充沛場地，而這些都是產業化過程中非常重要的資源。「大灣區在儲能電池方面的水平，一定是走在國際前沿的。再加上近年特區政府對創科的關注及支持力度很大，包括目前實施的RAISe+ Scheme都可以更好地幫助大學的創業團隊去找到更好的資金。我們很幸運能夠在這個時機，做好準備去迎接新的機會。」
盧怡君說：「長遠而言，多硫化物液流電池若能被市場接納，就可以發展為很好的大型儲能系統，無間斷供電6小時甚至更多。中國國策正大幅增加可再生能源包括風力和太陽能的使用，對儲能系統會有龐大需求。歐美地區有很多地方都是離網的，即沒有電網基建連接到發電廠，那些地區需要自行收集能源、儲存和輸電的系統，也對大型儲能系統需求迫切。我和團隊會加快步伐，讓綠色能源早日得以普及化。」
不負韶華，願與港中文共同邁向下一甲子
訪問尾聲，問及她對團隊將來的發展有何期許，下一步又有怎樣的計劃？盧怡君笑着說：「我的研究領域是新能源，也是可持續發展，這也是一個戰略領域。希望我們的工作能夠持續地將港中大擺在世界最好大學的這個地圖上。」她憶起香港中文大學工程學院前院長汪正平教授曾鼓勵她，要讓中大的能源研究領先世界，這也從此變成她對自己的期許。「我希望我的團隊成員，都能找到自己所熱愛的科研事業，因此我會提供最好的平台，也希望成員們能珍惜機會、好好把握，不要辜負這段時光，去好好地追求更出色的研究，然後在各自的賽道上發光發熱，變成閃亮的一顆星。」
「很感謝中大給我這樣的一個舞台，能夠讓世界看見我們的努力，並且給我們機會去發揮。學校在教學、研究、服務上都給了我們很多的支持，因此我覺得自己很幸運能在這個大家庭中成長。希望未來能與中大一起邁向下一個60年！」
香港中文大學系列學者專訪 2
延伸閱讀：
