化學科

本實驗是找尋適當的材料製作「鈉複合式電極」來利用河川在出海時所造成濃度差的區域來發電。實驗討論的變因有不同的黏著劑不同碳布孔徑不同有機溶劑分別對電極放電度的影響，各個複合式電極完成後先在實驗室進行模擬複合式電極放電的過程，並且利用EXCEL對各項實驗數據逐一討論。接著自行設計出一個適合此電極的裝置。為了確認裝置的可行性還到附近的三條大河(濁水溪、大甲溪、曾文溪)實地取水進行實驗，並討論了此電極的「回收效率」與放電能力以及河流本身的特性對自製電極所造成的影響。經過多次實驗，得知赤血鹽與硝酸銅所製作的鈉複合式電極所產生的電功率以及回收率是最好的，電功率為0.967113瓦特，回收率達到83％。

本研究中，首先找出海水鹽度的最佳測定方式，再使用了多孔洞材料進行海水中離子吸附，並以簡易針筒取代傳統層析管，降低成本並增加㩦帶便利性。實驗中發現多孔洞材料中孔洞材料的吸附效率較高，由於孔洞材料表面可藉由酸化前處理使其帶正電荷以提升離子吸附量，並探討溫度、時間、溶液種類及濃度等變因的影響找出最佳化結果。除此之外孔洞材料也可透過離子交換增加吸附能力，利用鹽化前處理將孔洞材料孔洞填入鈉離子後再與銀離子進行交換，提升吸附力。從實驗結果中，我們得知酸化與鹽化前處理的機制雖然不同，但都能有效降低海水鹽度，且與市售陽離子交換樹酯比較，淡化海水的能力大幅提升。期望能藉此基礎在未來開發便利且低成本的海水淡化法。

近年來不斷探討能源議題，其中以太陽能源深具前景！在各式太陽能電池中，染料敏化太陽能電池具有成本低、透明、簡易等優點。本實驗採以改變染敏電池中的染料種類，並探討添加不同比例、酸鹼性之奈米金，發現紫色高麗菜汁不論在何種環境及混合比例下，皆有較為均等的效能表現，在花青素染料分子作為光敏化劑時的選擇上較為合適。實驗結果發現，酸性環境下的電池效能雖有提升，但是與奈米金的添加似乎沒有關係，而鹼性環境下，添加奈米金比例為8/2 (染料/奈米金)者皆有較佳的電池效能，其中又以染料茄子汁的電池組其轉換效率可達0.519%(測量面積0.01cm2)；我們進一步檢測I-V曲線發現，奈米金的存在能有效縮短分子能隙，提升染敏電池的開路電壓及光電轉換效率。

人體代謝是以氧化反應為主，因此會產生許多自由基，自由基會不斷攻擊或破壞人體各器官的細胞，而自由基的剋星即抗氧化物。因此本研究依所蒐集可能抗氧化效能不錯的食品，以二種不同的滴定法，交互檢測其抗氧化性，以加強其信度；而二種不同之滴定法的滴定終點皆與顏色有關，為減少對顏色直觀判斷誤差，因此更輔以自製光度暗箱設計，設定滴定終點顏色透光度標準值，使檢測結果更增嚴謹性。最後以效能最佳之芭樂、綠茶粉及維他命C製成天然抗氧化皂及抗氧化乳液，成功具體看到此三種產品的抗氧化效果。

我們利用雷射射過僅留一小縫隙的風扇，產生一具有週期性亮滅的光源，以此激發固定在玻片上的磷光物質，再將自製光敏感應器以適當的角度(約90 0)接受磷光，並以BNC接頭連接至示波器，成功完成自製時間解析裝置。並使光敏感應器串聯電阻及反向電壓抑制雜訊，可使S/N達53，較市售光敏感應器的S/N(51)好，再利用濾光片減少雷射散射的干擾，使整個裝置達到最佳化。最後以最佳化的裝置測量Sample1~Sample3短時間及長時間的生命期，準確度極高，Sample3的短時間生命期與螢光光譜儀的誤差只有3.75 %。希望此裝置未來能應用於高中課程或是水質的測量。

“Spontaneous Growth of One-Dimensional Nanostructures from Films in Ambient Atmosphere at Room Temperature: ZnO and TiO2”（ Shou-Yi Chang等人）在2011年發表的文獻中，提出一種新的生長奈米結構的方法－BHR（bond breaking－hydrolysis－reconstruction）機制，結合了應力和水氣可讓金屬氧化物自發性成長並長出一維奈米結構的氧化物。石膏晶體在自然界中生成的條件與水有關係，藉由進行硫酸鈣水化實驗驗證此現象，以濕度和放置時間作為控制變因，觀察到生成晶體的長度與溼度、放置時間有關，濕度越高、放置時間越長，所得的晶體尺寸越大且晶體形狀越明顯。透過BHR作用在花崗岩表面，發現表面生成的晶體尺寸與溼度、放置時間有關，濕度越高、放置時間越長，所生成的晶體尺寸越大，認為自然界中的矽酸鹽礦物有可能透過BHR作用進行生長，印證地球科學對紫水晶形成的理論不一定正確。

在五上自然課程以紫色高麗菜自製酸鹼指示劑時，蒐集相關文獻得知，有些研究可以將薑黃汁液製成酸鹼指示劑，有的卻無法；還有些同色系的植物汁液可以製成同時檢測酸鹼水溶液的指示劑，有些卻只能製成僅檢測酸性或鹼性水溶液的指示劑，心想也許是因為萃取方式不同或是不同植物汁液所含花青素成分不同，因此以色層分析法來驗證我們的構想，進行一系列實驗後發現： 一、大部分紫、紅、橘色系植物汁液較適合檢測鹼性水溶液。 二、以色層分析法，發現以不同方式萃取出的植物汁液變色成分不同、同色系中變色效果佳 的植物汁液可層析出有效的變色成分。 三、「百香果皮」可製成變色效果佳的酸鹼指示劑，並進一步製成易保存又實用的「百香試紙」。

本研究利用薄型材料包含以薄石墨紙為電極、不織布為導電反射層和護貝膠膜為密封材料，並以酸鹼指示劑為電子墨水，製作具備節能特性的軟性彩色電子紙模型。透過通電控制酸鹼指示劑的顏色變化，並探討影響模型變色的變因。主要結論如下： 一、 模型不需要使用導電玻璃，並具備軟性可彎曲的特性 二、 導電反射層的結構和厚度會影響顯色的速率 三、 較小的電極尺寸有助提高顯色的均勻程度 四、 較高的電壓有助顯色的速率 五、 較高的電解質濃度有助於顯色的速率 六、 酚酞指示劑具備較佳電子墨水的能力 七、 適當厚度的去極劑能在不影響顯色速率下，有效改善氣體的生成 八、 Arduino微控制器板能應用於模型的顯色和去色控制 九、 去色時間大約為顯色所需時間的3~4倍

海藻是近年來熱門的新「食」尚，更是絕佳的抗氧化物，我們採用碘滴定法來比較4種海藻及4種蔬果的抗氧化力，不論是哪一種海藻的抗氧化力都比蔬果佳，更以裙帶菜的抗氧化能力最好。但海藻汁液放置越久，抗氧化力越差。經加熱後，海藻抗氧化力明顯下降許多，因此，海藻是不建議經由長時間烹煮的。平時所用的調味料等添加物也會降低裙帶菜的抗氧化力，但是鹽或醬油的抗氧化力影響較少。裙帶菜又以海帶芽部位的抗氧化力最佳，所以可以多選擇海帶芽食用，來獲取更多的抗氧化物。裙帶菜及地瓜葉都具有防止蘋果褐變的性質，但又以裙帶菜在抗氧化能力上比地瓜葉更有顯著的表現。

本研究透過電解含有硫酸根溶液的實驗，瞭解生活中以不鏽鋼為材料製造的產品，是否含錳過量的情形，並且藉由實驗改善調整檢驗之精確性與方便性。 實驗目的著重於簡易性和安全性，從不鏽鋼的相關文獻開始，分為十二個部分，經由實驗操作觀察，發現含有硫酸根的溶液，在不鏽鋼中電解後和錳離子反應成桃紅色的硫酸錳，最後選擇9V的電壓及5%的硫酸鉀溶液為合適的檢驗工具；進而設計檢驗的試紙，ok繃為合適的材質，經由實驗的設計，電解時加1毫升的水於檢驗試紙中，即可檢測不鏽鋼含錳情形。 最後實際測試不鏽鋼產品，檢測實驗的可靠性，從SGS的檢驗報告和研究的實驗結果進行核對，發現確實可以使用此實驗方法檢驗不鏽鋼產品含錳量是否過高。