第54屆--民國103年

我們三個國一生從「氫能車」的報導，感到好奇！先google一下了解相關資訊，決定研究並製作「氫氧燃料電池」，經過資料統整後，發現為何電極都用碳棒、或自製活性碳電極，用金屬做電極可以嗎？什麼樣的電解液最好？它的濃度大小是多少？影響「氫氧燃料電池」充、放電的因素有哪些？希望製作一個超強電力的「氫燃料電池」跟同學分享，也希望多學習一些知識，就這樣進入了探索與學習之旅。 經過一系列的變因實驗一至三探討，加上我們討論出的實驗四「留氫包氧」試驗，本研究的自製氫氧燃料電池的最佳電極條件為：正負極均使用『活化後碳棒3支＋套不織布袋＋裝填濾心內椰子殼活性碳4克』，反應器裝滿「2M氫氧化鈉水溶液」，可讓馬達運轉24分鐘。

本研究主要是利用鐵磁流體作為顯現磁力線的工具，希望能對各種磁力特性深入瞭解。研究發現：鐵磁流體感應磁力產生錐狀凸起之特性較鐵粉更易量化分析磁力變化現象。若是磁力線方向和鐵磁流體表面垂直時會看到產生錐狀凸起現象；磁力越強，則錐狀凸起現象會越密、越短。若是磁力線方向和鐵磁流體表面平行時，則看不出錐狀凸起，但可以從鐵磁流體分布範圍推測，越集中但厚度不高則代表磁力越強。研究中也發現磁鐵加鐵片時，磁力線最密集的位置移到磁鐵和鐵片接縫處，此處磁力明顯增強。而通電線圈中間插入鐵棒形成電磁鐵，鐵棒端點磁吸力增強的原理和磁鐵加鐵片後磁力增強的原理相似。鐵磁流體錐狀凸起在距離磁鐵越近時會越短越細，排列也越密集。

原本的題目(如下圖)，平面上兩圓相交於A,B兩點，今在圓O2上取一點C，作弦BC交圓O1於D點。若AD=CD=3且AC=2，則R2/R1=2/3 。 從這個題目開始延伸，首先改變不同的條件觀察兩圓的半徑比，由原本AD=CD的等腰三角形改變成不同的特殊三角形觀察半徑比。若將圓O1固定，D為BC中點，A,D,B分別為圓O1上的動點時，觀察O2的圓心軌跡，發現圓心的軌跡是一直線，或是一圓。當圓心軌跡為一圓時，我們深入尋找它的半徑和圓O1半徑比，發現比值為O1半徑比AD長度；若C為以D為縮放中，B的m倍縮放點時，當圓心軌跡為圓，半徑和圓O1半徑比值為mR1/AD。

竹子是臺灣最寶貴的綠能資產，從竹子的光合作用、竹筍、竹器具到加工整型後的廢料可做紙漿造紙外，我們發現，採集三~四年生的桂竹，自然風乾再經初級乾餾收集竹醋液(達290~330℃時餾出物最多)，初級乾餾後的竹材，還可進行二級乾餾(至800℃)或三級乾餾(至1200℃)後，變成附加價值相當高的透氣電極！ 本研究不僅證實這項說明且首創開發設計出「臺灣桂竹炭化」之二級或三級乾餾裝置，最後並成功的製造出「不須修飾任何昂貴觸媒的低電阻中空桂竹炭化電極」。 研究後發現，桂竹雙階段的乾餾裝置設計效能可製出高透氣供氧表層及電阻值變小的新碳極製法，而我們第二代、第三代金屬-空氣電池的創新容器設計，可完全配合採集桂竹口徑大小而製備出各種尺寸的空氣電池。

我們研究貼了不同隔熱紙的玻璃片放在玻璃箱上，觀察玻璃箱內溫度改變情形，並測量其穿透光譜，定量分析溫度變化與穿透光譜的關係。具有隔熱性能之隔熱紙能將紫外光與部分紅外光隔絕於車外（室外），並隔離部分可見光，有效降低熱能傳導至車內。由實驗結果可發現，較黑或較亮的隔熱紙，可見光的穿透率較低，而較透明的隔熱紙，可見光穿透率較高，另外，分析可知，玻璃箱內的溫度變化，主要是受到紅外光的穿透率影響，紅外光穿透率越高，其玻璃箱內溫度變化越大，且可見光穿透率亦會對箱內溫度有些許影響，但不如紅外光顯著；濕度的大小，亦會影響箱內溫度變化。因此，我們了解到，對於隔熱紙的挑選，最重要的是須確認此種隔熱紙對紅外光的隔絕阻效果。

本文用半圓弧來活化△的邊，讓使用者在圓弧上作切線畫出相似形，為方便計算並易於描述這個概念，文中採用國中常用的30°、45°、60°、90°來操作。首先將半圓弧及圓心角依逆時針置放，分別依不同的圓心角配合各整數倍或分數倍半圓直徑畫出切線相似△，並求得對應邊長比值，再將比值描圖，呈斜率為正的直線或折線狀，並求出各圖形的關係式，以利操作時使用。接著計算半圓弧向外和向內的相似△面積差，在等圓心角條件下，描圖呈直線或拋物線狀。另外討論將一次到位畫出的相似△分成兩段式操作，結果發現兩段式操作的半圓直徑倍數有雙曲線關係。最後使用直角坐標計算上文之系統，當圓心角90°時，取得相似形邊長比值關係式，有助於對任意△的縮放圖逆向操作。

一般染敏電池的發電功率並不高，本研究結合不同活性金屬作為電極端，並且分解電池結構逐步探討可能提升發電功率的因素：正極端的組成、負極端的組成、電解液中的水濃度、組裝方式、外在環境的影響。研究結果顯示，以10*20mm大小、阻抗8Ω的FTO玻璃，結合鎂銅金屬為電極所製得的電極染敏電池，單一Cell所得最大電流為1965μA、電壓1776mV、電功率3489.172μW≒3.5mW。另外利用市售的抽油煙機鋁質濾網、石墨塗層、銅片可以簡易製得電極染敏電池，實驗所製的50×50mm的鋁銅電極染敏電池，擺放30天仍可產生電功率0.811mW，透過適當的封裝可以成為可撓式的太陽能電池。

本研究最主要是在探討卑南溪有效防治風沙的方法，因此經過實地的觀察後顯示，目前相關單位防治風沙的方法，共六種，但是當風沙揚起時，市區還是有風沙。因此，我們針對有效風沙防治進行實驗設計後發現：沙土含水量、風速、沙土的組成是主要揚塵的條件。接著，風切角度大小對沙土搬運作用的影響與沙土粒徑大小有關；我們也發現風對搬運量的多寡與沙土粒徑大小有關。最後，我們設計四種防治方法發現，防治方法以改變風切角度最佳，但是效果會受到導流板切口大小、導流板葉面角度及導流板擺放角度影響，而且導流板與沙土擺放的距離會影響風對沙土的搬運作用，在有效的風沙防治上，只要調整導流板與沙土擺放的距離，能有效減少揚塵，達到防治的效果。

福壽螺，令人聞之色變的入侵生物，每年均造成許多經濟損失，大部分的研究均以防治為主，但鮮少人針對福壽螺的過人之處做探討。本研究以入侵台灣超過20年的福壽螺與梯形福壽螺對環境適應能力比較，探討福壽螺過人之處。其結果發現1.福壽螺體型略大於梯形福壽螺，且較為紮實。2.在低溫或高溫的生長速率，以福壽螺較好，且低溫結果可解釋為何福壽螺可生長於台灣北部。3.福壽螺對於水流衝擊的耐受力較梯形福壽螺佳。4.在卵的孵化率和幼體存活率，以福壽螺較好。5.福壽螺可能存在多次受精、多次產卵以提高子代遺傳多樣性的交配行為。因此，福壽螺才能夠成為對環境適應力極強的入侵生物。

本研究主要根據2010年至2013年冬季氣象局之台北、高雄氣溫、氣壓與雨量數據進行分析，建立可解釋北高二地降溫時間差的迴歸模式。研究結果發現，北高二地降溫時間差之平均數為16.94小時，台北降溫造成之北高間最大溫差（ΔTTC）與高雄隨後降溫造成之北高間最小溫差（ΔTKC）為二個有顯著影響力的變數，特別是ΔTKC的影響最大，標準化迴歸係數為0.605，ΔTTC為–0.504，連同當時台北明顯所降至之低溫（TTCT）與在此之前北高間最大氣壓差（ΔPTC）四個變數，整體模式變異解釋比例為33.4%。另外，台北氣壓與氣溫之間的負相關性較明顯，低溫維持期間較長，當日內驟降明顯，會將每日高低溫週期性消彌，而高雄較少有一日內的大幅降溫且每日高低溫週期即使在冷氣團影響間仍能維持。