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生活與應用科學科

鹼性直接甲醇燃料電池及其構造對效率之影響

本文利用簡單的方法製作出鹼性直接甲醇燃料電池,陽極觸媒電極組件係利用電鍍法製成,陰極空氣電極組件使用催化劑MnO2粉末、碳黑粉末與PTFE粉末混合而製成,半透膜部分則使用PVA。 本文還探討了電池元件組合方式與電池效率之間的關係,由實驗結果可以發現,當電池內部含有半透膜時,電池內電阻會增加,但是也會有效提升電池輸出電壓。此外,電池陰極空氣電極的碳黑含量也會直接影響電池的效率。 本文中所製作出的燃料電池,效果最好者,功率可達588.49mW/g,電壓值可達0.63V。而相較於直接甲醇燃料電池陰陽兩極皆須使用鉑黑作為催化劑,我們所製作出的鹼性直接甲醇燃料電池只有陽極觸媒需要使用昂貴的鉑黑。

探討帆船在不同航行方向時帆面的操控原則並應用其理論製作資源回收之遙?

近年來澎湖縣在賴縣長積極推動帆船運動下, 2002 年世界盃 49 人帆船錦標賽選擇在馬公觀音亭舉辦, 同年亞洲盃風帆賽亦於同一地點舉辦, 這足以證明了澎湖群島是非常適合發展帆船運動的. 有鑑於此, 我們做了一系列探討帆船操控的實驗, 藉以求出一艘帆船於實際的風力吹拂下, 他的帆面該與船身成何種角度以達到最快的速度, 同時, 我們也應用此一結論, 利用手邊廢棄物做出資源回收之遙控帆船, 藉以驗證帆船操控的原理.

比薩斜塔與瓶子的約會

我們在Yahoo拍賣網無意間發現一個特別的「重力傾斜」酒架,雖然只是一根鋼管卻能完美站立,於是製作了許多不同規格的酒架和酒瓶去找出讓整體系統能夠達到平衡的原因,最後發現影響整個系統穩定因素與酒架的角度、酒架的切口、酒架的底面積大小及重心有關,而從中更學到槓桿定律的平衡原理。在研究當中意外發現編號9的酒架(酒架角度60°、切口角度120°)所形成的平衡系統姿態與網路「重力傾斜」酒架幾近相同,但因60度的酒架無法與裝滿水的啤酒瓶和紅酒瓶達成平衡系統。故取其長寬比做為依據,便可設計出符合「重力傾斜」酒架美感且又能達到穩定系統的酒架長度。

流體動能利用系統-Stanley Generator 製作及模組化應用

我們以超過傳統1.96 倍(平均值)發電量的新式 Stanley Generator(SG)同軸發電機應用在水平軸流體發電及垂直軸流體發電,並結合水平軸可多層次利用流體動能及垂直軸簡易的優點,設計出新一代HV(Horizon Vertical)系統。設計並檢測阻流型葉扇及撞流型葉扇不同長寬幾何比例及不同的葉面傾角度,在風速0.5m/s~5.0m/s 情境,測量葉扇的轉速,結果阻流型葉扇以第4 組葉扇(21.5:10:40)於葉面傾角10o、撞流型以第二組葉扇(21.5:10:40),所得啟動風速最低且轉速最平均兼顧低風速啟動及高轉速維持。同時設計了各式SG 應用模組,包括一級應用的三層流體動能擷取系統,二級應用的雙軸單增速系統,三級應用的雙增速HV 系統。都能發出比一般發電機高的電量(1.48~1.96 倍),也更快(較低流速)達到發電機最大(額定)發電量。

還我本色--去漬法寶大蒐秘

衣物沾到頑強污漬。如:墨汁、果汁、咖啡、茶漬、紅藥水、醬油、口紅印、\r 油漬、鐵銹…等,是常發生的事。如何排除以市面上販賣的清潔劑,又能達到洗\r 淨效果呢?我們蒐尋了很多無污染洗淨效果也不錯的替代品。包括:醋、氨水、\r 啤酒、鹽、酒精、檸檬、漿糊、蘿蔔汁、牛奶、雙氧水….等。只要在沾到汙漬\r 的地方,加上適用的清洗劑即能達到不錯的清洗效果。不僅可以省去使用大量清\r 潔劑所帶來的後遺症。例如:汙染水源、傷害布料、侵蝕皮膚等;重要的是取得\r 容易,價格便宜。在物價飛漲,荷包緊縮的年代,兼顧省錢又環保是本研究的主\r 要目的。

粉不簡單-探究苦茶粉之妙用

本實驗主要以苦茶粉的特性為基礎,一一發掘苦茶粉的用途,經不斷的測試將苦茶粉清潔的能力加以運用在日常生活中,試著取代合成的清潔用品。我們發現隨著沖洗用水的溫度升高其去油效果也跟著提高,清洗玻璃及鐵製材質的餐具最為容易。另外,為了彌補苦茶粉溶液去污力的不足,我們自製苦茶皂,不但可以再造回鍋廢油的第二手價值,對環境減低了傷害,製成的苦茶皂也不會傷害人體。苦茶粉特殊用途方面,我們則製作了天然的苦茶洗髮精來代替合成洗髮精,經由測試發現後者對髮質的傷害大於前者。另外,我們還觀察了玫瑰花及圓幣草在苦茶粉溶液中的生長情形,發現苦茶粉可以當做圓幣草的肥料,但不適合加入瓶花中。最後,為了建立學生資源再利用的觀念,我們回收使用過的苦茶粉溶液製作再生紙書籤,建立孩子資源得來不易的觀念,讓孩子懂得感恩惜福。

點油成金—生化柴油的妙用

在不斷的嘗試之中, 我們尋找到了合成生化柴油時的最佳比例, 也就是若以2 5 0ml 的回鍋油製作生化柴油時, 建議加入的酒精在2 5~ 4 0ml 之間為宜(回鍋油與酒精的比例在6 . 2 5 ~ 1 0 之間), 且氫氧化鈉僅需1 g 即可。另外, 在生化柴油的生活應用上, 可將製作出的生化柴油當作油燈的燃料; 在燈芯方面, 需要選擇吸油性較好的物質來製作, 才能吸上足夠的油來燃燒。也可以將柴油混和蠟油, 做成各式各樣的蠟燭喔!

字立字強-寫字練功房

本研究是為了解決我們寫字時所遇到的問題,從一張大家在課堂上討論發想的心智圖為開端,轉化成具體行動,運用所學將問題與困難以觀察與實驗加以驗證,並利用圖表分析、統整資料。經由深入研究,利用教育部(2001)所頒布正確執筆方法及寫字姿勢要點,觀察發現大多數的同學寫字時有姿勢不良、握筆方式不對、筆尖離簿面太近等不正確書寫習慣,除了字寫得不好外,更會造成視力與儀態不良的問題。實驗介入後,班上大多數同學不但字體改善,姿勢也變好,此外,我們還以「種子」自許,號召全校同學一起來「字立字強」,參與我們的寫字練功房。

「砂」很大,「氯」離子趕快走,利用外加電場進行海砂屋中海砂鹽分析去除防蝕之研究

海砂屋的危險是海水含有氯離子,若用海砂作為混凝土之拌合材料,將造成混凝土的氯含量過高,降低混凝土PH值,破壞混凝土鋼筋保護層,產生腐蝕,造成混凝土剝落,影響結構物安全。本研究是應用外加電場保護的原理來去除混凝土中的氯離子,希望藉由非破壞性的技術達到修補防護效果。研究結果顯示,由化學分析發現,鹼性陽離子會根據外加電場擴散原理往鋼筋附近移動,而混凝土與鋼筋交界界面pH值上升,並隨著外加陰極電流密度及通電時間的增加,混凝土內剩餘氯離子含量會明顯下降;在腐蝕訊號量測方面,除鹽後之鋼筋腐蝕電位提昇,顯示鋼筋腐蝕情形獲得明顯的改善;在混凝土物理性質改變方面,除鹽後混凝土的吸水率及電阻係數值皆明顯提高。

「粒粒」皆辛苦

「粒粒」皆辛苦這項研究主要是探討離心力的運用,從研究結果中,我發現各種影響骰子塔成功機率的因素,包括在何種環境下、運用何種杯子以及何種大小的骰子最容易成功疊出骰子塔。比較特別的是,我是一位左撇子,因此整個研究過程圖全是以慣用左手者的姿勢來研究 。經過這次的研究,我了解到骰子塔的成功在於離心力與摩擦力的應用,只要能確實做到收骰子、兩種擺動杯子的方式以及在桌面上滑行並快速停住,便能在兩分鐘之內疊出骰子塔。