化學科

經查閱文獻，得知假酒檢驗過程繁複，檢測實驗似乎必須在實驗室中進行，無法隨時隨地進行檢測。故本研究最主要是在思考如何方便、迅速、有效率的檢測假酒，我們嘗試自行製作可隨身攜帶之檢測試紙，即便是出門在外，也能進行假酒的定量檢測。實驗先於試管中大量探討。將六種不同甲醇濃度設定為一組實驗，而在每組不同實驗，以不同的檢測過程檢測之，取出呈色差距較明顯的實驗組，繼續進行不同介質上的呈色實驗。將實驗過程所需之藥品分別染於介質上，觀察其呈色效果後，再將這些呈色介質作結合，濃縮成一張小紙板，經過試紙檢測後發現問題並改良，成為較理想的試紙。最後利用Image J軟體將試紙上的呈色數值化，比較這些數值後製作檢量線。此檢量線便可成為進行假酒定量時的參考數據。

利用通入外線圈的電流造成外磁場，並通上內電極電流。離子受到磁場和電流的影響，會在觀測槽內形成圓周運動，放入標定粒子觀測其移動情形。改變硫酸銅水溶液的電解質濃度、內電極電壓、外線圈電流，觀測並記錄離子移動速率、電導率、莫耳電導率的變化。 實驗結果顯示:第一、濃度越高，電導率越高，造成離子移動速率越快，但換算成莫耳電導率時，因為濃度越高，離子間的吸引力越強，莫耳電導率就越低。第二、內電極電壓越高，電導率越高，離子移動速率同樣也越快，而因濃度相同，換算成莫耳電導率時，同樣也越高。第三、外線圈僅提供磁場，使勞倫茲力增加，但幾乎不影響溶液之導電程度，使離子移動速率隨之增加。

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。

本實驗探討NaCl的結晶在各種環境下所發生的變化。研究改變結晶的變因，例如：溼度、溫度、水質或是加入海水常見的鹽類（像是MgCl2、CaCl2）。我們添加了丙酮、乙醇、正己烷等有機溶劑，研究並討論影響食鹽X條痕之因素。實驗結果認為形成的最佳條件為單純的飽和食鹽水（不添加其餘物質）25ml，加上環境通風，並於乾燥之地養成，此外可以在250ml的相同環境中找到完整以及有口形的結晶。 除了觀察結晶型態，試圖找出結晶的方式跟位錯形成的原因，為能破解其結晶體上層之Ｘ條痕以及沒有條痕跟口形位錯的結晶情形。經實驗、討論與資料整合後，我們推論Ｘ以及口形之形成是因為結晶位錯的關係，經過來自各方壓力影響後，結晶在中心點產生滑移的現象，並加以擴大。

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。

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。

微生物燃料電池的陽極是用酵母菌在混有石墨粉的低筋麵粉或糯米中培養，數天後，加水覆蓋，當底部成為缺氧狀態時就完成了。我們發現培養酵母菌的營養物質的重量、培養的時間或石墨粉的純度、質量、顆粒大小等，都會影響陽極氧化電位的高低。 用兩層玻璃紙包著石墨棒和98%的石墨粉做為陰極，不需通入空氣，就可以維持很高的還原電位。通入空氣之後，還原電位會增加。陰極泡水4天後，可以去除石墨粉中影響電壓的物質，提高還原電位。 以糯米製作出來的微生物電池最大電壓0.455V，添加適量的葡萄糖，電壓可達0.651V，如果加入鐵圈到微生物底泥中，電壓可達0.823V。 本研究獨創的單槽式微生物燃料電池，構造簡單，電壓穩定，一次可以操作多個，有利於多種變因的探討。

本研究利用硫代水楊酸(TA)的硫醇基作為配體，合成出螢光銅奈米團簇 TA-Cu NCs 。我們改變了硫代水楊酸（TA）與銅離子（Cu2+）的合成比例，發現當 TA：Cu2+ 為 1：3 且酒精的體積濃度為 50% 時，擁有最高的螢光強度，為最佳的合成條件。之後我們對 TA-Cu NCs 進行材料的相關分析，得知 TA-Cu NCs 的粒徑大小約為 3.7 nm ± 0.4 nm、量子產率約為 3%。對常見的金屬離子 K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Ag+、Pb2+ 進行偵測後，發現 TA-Cu NCs 對於鐵離子具有較好的選擇性。加入緩衝液進行探討，發現加入 pH7 的 Tris 緩衝液，是最好的偵測環境，偵測極限為 9.6 μM。最後我們對小坑溪及碧潭溪水進行鐵離子的偵測，其回收率介於 91 %～110 % ，相對標準偏差小於 3.69 %，說明本方法是一個穩定且有效的方法。

本研究成功開發高端鳳梨酒釀製方法，有助農民疏解鳳梨產銷問題。從以折光計測定酒精度，發現該方法有濃度限制性，經實驗提出正確的測定方式，成功應用在鳳梨酒的酒精檢測。探討乙醇與水的非加成性，避免配製時產生誤差；也探討折光計測定酒精需在50%內才有準確結果。高端鳳梨酒的製造，探討最佳釀造條件如糖添加量、溫度、酵母菌、及蒸餾等。結果顯示鳳梨汁在25°Brix糖度、與酵母菌重量比100:1、於15°C-25°C發酵僅需4~6天即可完成，糖的分解率高達75%，可降低成本，靜置3月蒸餾可得鳳梨風味酒。本方法可降低成本，提升售價，提高農民收入並解決鳳梨過剩問題，此模式也能用於其他產量過剩的水果。經蒸餾收集的高濃度酒精，也能用來調配成殺病毒的酒精。

我們知道水和氧氣會對鐵產生氧化作用，所以我們用了許多水溶液來進行實驗對鋼棉球的氧化作用。如：番石榴葉汁、礦泉水、果汁、蔬菜汁、汽水……等。 從實驗中，發現礦泉水的氧化作用最差，紅色水上升最少，尤其是純水；生活中蔬果、飲料中，以蒜仁、薑、茶B、茶C效果最佳，一般蔬果汁類抗氧化效果比較差。 現打果汁的氧化效果最好，在我們的實驗中，浸泡過檸檬汁的鋼棉球紅色水上升高度最高，表示檸檬汁的氧化效果較好。 我們知道維他命C、E的抗氧化效果佳，所以在一般飲料汽水中的抗氧化效果佳。