第53屆--民國102年

在能源日漸耗竭的今日，開發環保新能源是重要的課題。本研究中使用的藻類電池，係藉著藻類照光會行光合作用而發電。藻類可以吸收空氣中的二氧化碳，因此更符合「節能減碳」的概念，藻類電池又被稱為「活的太陽能電池」。從研究結果發現製作藻類電池時，以藍綠藻與小球藻的組合為最佳，其中藍綠藻擔任負極，而小球藻擔任正極。藻類電池在光照強的環境，有較佳的發電效率，而且添加營養劑在藻類電池中，不僅可以提高發電率並可以延長藻類的生命。在不同色光的照射中，藍光與紅光對於刺激藻類電池發電效率最佳；綠光則是最差。藻類電池也可以進行串聯，藉此提高電壓與電功率。我們期待藻類電池在未來可以成為一種新的能源。

甘蔗渣中含有豐富的木質纖維素，其上的官能基可以吸附重金屬離子，我們在此研究中找到適合甘蔗渣吸附Cu2+的最佳條件。在一次實驗中，我們偶然發現甘蔗渣溶液中的有機物能吸附Cu2+，而碳粉能將有機物吸附，利用這點特性，能大幅提升Cu2+的吸附率。在經過兩道程序的吸附之後，20ppm Cu2+(aq)中Cu2+的吸附率大於99%。

本研究收集7種落葉、混合9種及隨機取得3袋落葉，以1、2、4噸加壓成型及300℃、400℃碳化製成碳質燃料，並利用自製燃燒爐-水杯系統探討其燃燒特性。研究發現，葉脈比率較高者，粉末的大中顆粒比率、碳質/灰分比、水杯吸熱值與升溫速率等皆有隨之升高趨勢；葉質亦明顯影響碳質/灰分比與熱值，順序為：單子葉紙質＞雙子葉薄革質＞雙子葉厚紙質。製程方面，400℃碳化的碳質燃料其碳質/灰分比低於300℃者，但水杯吸熱值與升溫速率則明顯較優；提高成型荷重可使碳質燃料密度、碳質/灰分比、水杯吸熱值呈上升趨勢，升溫速率則呈下降趨勢，而以2噸較佳。經檢量推估，落葉碳質燃料燃燒熱值約4360～5888cal/g，與市售褐煤相近。落葉碳質燃料的最佳製程為2噸成型荷重與400℃碳化，並利用熱電晶片自製改良三代熱電小屋進行熱溫差發電，充分展現其發電潛能。

由於現代化學、金屬工業蓬勃發展，工廠及家庭所排放的廢水正嚴重汙染水質環境。為了減低人類對環境造成的傷害，現今多以培養人工濕地、藉水生植物來達到淨化水質的目的。為深入了解水生植物是否能確實淨化水中的重金屬物質，我們選用了兩種不同品種的浮水布袋蓮、沉水的水蘊草、挺水的空心菜等四種植物，種植在含有銅離子或鉛離子等不同汙染物質的水中做為模擬；並觀察其吸收金屬離子的情形、與葉綠素含量及含糖量的改變。希望能深入了解水生植物在受汙染的環境中生長的情形，以及其為環境所帶來的改變。

本實驗探討大蒜各部位的抑菌及抗氧化的效果，並與薑、蔥和維他命C比較，研究發現對黴菌的抑制以蒜頭最強;大蒜葉最小；實驗發現，蒜頭抗氧化濃度22200(ppm)及蒜葉22200(ppm)的效果最好，蒜莖6660(ppm)的效果最差；在pH=11的環境下，各組抗氧化的效果都增強，而在pH=2的環境下，各組的效果則明顯減弱；溫度對抗氧化影響: 溫度上升後，對大部分實驗組影響不大；添加鹽水、蘇打水與辣椒水對蒜頭、蔥根、老薑的抗氧化效果皆有提升，添加10％米酒對蔥根的抗氧化提升12.4％，白醋對蒜頭、蔥根與老薑的抗氧化效果下降，添加10％葡萄酒對大蒜、蔥根與老薑的抗氧化效果提升40.0～76.2％，10％啤酒對對大蒜、蔥根與老薑的抗氧化效果提升16.7～44.8％。蒜頭和蒜莖的食品防腐效果最佳，可持續10小時不變色，蔥根和南薑二年生的效果最差，4小時就變色；蒜頭、蒜根、蒜莖和蒜葉的效果有明顯不同，而蔥根、蔥莖和蔥葉的效果也有不同，可見同一植物中，不同部位的抗腐壞效果也有所不同。本實驗成功做出蒜頭、蔥根、老薑及維他命C的抗氧化濃度檢測線，蒜頭汁的檢量線 y＝0.002x－0.010；老薑汁的檢量線 y＝0.008x－0.034；蔥根汁的檢量線 y＝0.008x＋0.028 ；維他命C的檢量線 y＝0.002x－0.049 ，並以分光光度計校正碘液滴定量，減少人為實驗誤差，將老人家的智慧用科學加以驗證，證明蒜頭、蔥與薑都有良好的抗氧化效果。

西北太平洋颱風形成後，影響其路徑的因素包括：太平洋副熱帶高壓的外圍環流、鋒面系統、其他熱帶低壓、高空西風氣流的位置、及陸地高山地形等。其中，與其他熱帶低壓之間的交互作用會產生「藤原效應」，往往導致颱風移動方向及速度的改變，其移動路徑也經常變化莫測、飄忽不定，令颱風預報人員傷神，令政府大小官員緊張莫名，也令防颱、救難人員繃緊神經，百姓更是盯著電視、電腦，關心颱風動態、關心災情、關心菜價、關心是否停班停課？首先我們以簡單的實驗模擬並了解何謂「藤原效應」，再針對天秤和布拉萬颱風的相關氣象資料，分析兩者間是否發生藤原效應，及此效應對天秤、布拉萬颱風造成的影響。進而比對歷史上一些有名的怪颱，了解其之所以稱為怪颱是否都和藤原效應有關？

從台灣東北角海岸中採取日本石花菜等13種大型海藻，萃取其濾液做為染料敏化太陽能電池(DSSC)的染料來源，結果顯示，紅藻萃取液的太陽能光電轉換效率較綠藻為高，其中又以日本石花菜最高，在490 nm可達65.8%，綠藻則多在30~40%。產生電壓方面，則是以孔石蓴(綠藻)與蜈蚣藻(紅藻)萃取液DSSC效果最好，可達標準太陽能板(產生電壓1.33V)的24.6~25.4%。產生電流方面，日本石花菜DSSC在490 nm下可產生0.91uA/cm2。放置五天後，所有各組的電壓都下降，最好的蜈蚣藻也下降了50%以上。與商用太陽能板比較，石花菜DSSC產生電壓約為3.5%(24.63 uV/cm2) ，本研究的結果顯示，大型海藻萃取液中的不同葉綠素異構物可以做為DSSC的良好染料來源。

自古以來，幾何法求圓周率，由於太執著於把圓或角度做等分，都會面臨開根號與無理數的問題。本文第一階段，改以不對稱切割來避開無理數。先定義有理數r和角度θ的映射函數T，發展出另類分割圓周的簡易方法，讓圓的外切與內接多邊形邊長都呈現為≤1之最簡正有理數，並計算初步之 值。第二階段，則藉由外切與內接多邊形對圓面積的逼近探討，來導出一個大幅提高 值精確度的加權校正公式。第三階段，更是結合前兩階段之理論，進一步推演出計算簡易的 值逼近定理：π=4xΣr(k,t)/3(2+1/1+r2(k,t))與更嚴謹的π值夾擊定理：4xΣ(3r(k,n)/3+r2(k,n))

我們研究的是一個有段歷史的題目：「柏金斯太太的被單」。其定義為：如何將邊長為正整數的正方形切割成「最少個數」（最小階）的小正方形；而且這些小正方形的邊長也是正整數，相同邊長的小正方形可以重複，但小正方形的邊長的最大公因數需為1。我們歸納出，重複利用「簡單二倍法」及「重疊二倍法」，可以每次加兩階或是加三階的方式增加，反覆構作可以切割邊長120以內的正方形，都不超過19階。

本篇作品主要研究在兩個人或多個人在n場對戰中(例如賽馬)，其中一個人的實力處於劣勢，而處於劣勢的那個人，得到勝利的策略方法數有多少種。 如「田忌賽馬」原文中，田忌和齊王各有三匹馬，我們的目的在於找出一個演算的方法，可以求出當田忌和齊王各有n 匹馬時，田忌的致勝策略數。為了解決問題，我們利用排容原理先處理「超算方法數」及「修正係數」兩部分，最後才得到獲勝策略總數。又主要問題點在「超算方法數」，我們發現關於超算方法數的一種遞迴關係，並由此得到一般式的結論，且透過了數學歸納法證明之。除了解決原先問題外，我們更推廣此問題至其他條件或規則，例如雙方條件一樣、差 等級、限定條件或多方對戰等，並得到一些結果。