全國中小學科展

臺灣

陽光氫鬆產能

本研究旨在製作一套利用太陽能為動力的電解水製氫裝置,探討影響製氫效率的因素,並進行裝置優化。首先,為減少歐姆過電位來提高能量轉換效能,我們創造雙層圓筒式電極以最小化兩極距離,並利用較便宜的碳材來確認此電極型態確實可順利運作後,再改電極為發泡鎳,以降低活化過電位。而濃度極化所造成的過電位,則是利用離子交換膜及外接馬達抽換電解液的方式克服。常溫下,鎳為電極,當KOH濃度為35%、0.25A(1.8V),製氫的能量轉換率最佳,為271.6L/kW.hr。 透過優化裝置的設計解決了早期漏液、補水等問題,且改良後裝置採共用電解液和可調節電極數量的設計,提高實用度。最後,建立IoT系統來控制抽換電解液的間隔時間,使裝置達自動化且增加效能。

微型鋅銅電池

課本中的鋅銅電池,藥品用量大,鹽橋製作也較費時,製作完成後,又會面臨電流過小以及不穩定的問題,這種傳統鋅銅電池約能產生2mA左右的電流,並無法使毫安培計有明顯偏轉,但又會超過微安培計測量範圍。歷屆科展的改良方式,是提高藥品濃度,或將鹽橋以玻璃紙代替,又或是將硫酸銅硫酸鋅做成凝膠,這樣製作較費時且較不利於回收再利用。我們嘗試在歷屆科展資料中找尋影響電流的關鍵因素,再設計微型鋅銅電池原型。最後,我們製作出用量僅傳統鋅銅電池藥品用量 1/10,但電流提升數倍的微型鋅銅電池,能讓毫安培計偏轉更明顯、藥品能回收反覆利用多次電流不衰減、能驅動LED,能在低用量低濃度即能使微安培計良好運作,又便於探討各種變因影響的電池。

同居槍手—東北角潮間帶無刺槍蝦Alpheus lobidens之生態、配對與領域行為探討

無刺槍蝦(Alpheus lobidens)是東北角礁岩潮間帶常見的一種槍蝦,母槍蝦小螯呈現”剪刀狀”,公槍蝦的則較像是縮小版的大螯,雖有明顯大螯可打出空氣砲驅離入侵者,但其實極為敏感、膽怯,多數時間都是躲在巢穴內,因此對於巢穴極為依賴,透過”沿著石頭邊緣移動”的方式找到適合洞穴,並不斷經營它,使巢穴更適合自己。在防禦上,並沒有依賴蝦虎魚提供警示的行為出現,主要還是以縮進巢穴為主,而空氣砲也在防禦上有一定效用,當不明物體逼近時,退回巢穴的同時,有可能打出空氣砲,但其實空氣砲最大的效用出現在領域行為上,當毛刷在洞口微微晃動時,超過70%的機率牠們會出來用空氣砲驅離,在同種類同性別上,打出空氣砲驅離對方的機率甚至可以超過九成。

以雷達回波圖推估閃電發生的可行性研究

上高中後,我們將國中對閃電研究的興趣延續,國中的研究著重於閃電與降雨地形及溫溼度的關係,高中這幾年我們的目標是希望找出以容易取得的雷達迴波圖推估閃電得發生,高一及高二上學期間我們在研究過程中,對閃電的資料記錄方式、形成條件、現象等越理解,讓我們除漸漸得出穩定的研究結果,但也發現因為需不斷的調整以趨向大自然的真實狀況,我們方法有限制。本報告以我們初始研究為基礎,以調整後的方式進行深入分析,期望以其他的氣象資料輔助雷達迴波圖的可行性,並且以三維雷達回波資料分析降水粒子對閃電發生的影響,最終希望建立利用資料推估閃電發生的簡易閃電預報模式。

課本紙張黏貼疊合之承重研究

想製作立式槳板SUP去體驗水上活動,動手做屬於自己的槳板。槳板裡面是軟軟的一個板子,然後外面包凝固紙漿的紙,讓紙硬化,承受重量時不能大變形,如果槳板大變形的話,上面的人就站不住,所以我們用紙把軟軟的墊子包起來,黏幾層才不會大變形呢? 就是黏貼紙張的強度有多硬,才不會讓板子大變形這個概念,我們就是要研究用幾層紙可以讓這個紙張有硬度不大變形,但是紙板要越輕越好,這樣搬動起來才不會很吃力。

外掃好幫手EasyDump垃圾籃~ 發展高效率的外掃垃圾分類裝置

「EasyDump垃圾籃」是協助國小學童打掃校園的好幫手。觀察學校外掃區的打掃情況,什麼時候會出現垃圾袋破掉的情況呢?答案是將垃圾袋拖出垃圾籃和將垃圾袋送上垃圾車的時候。因此,利用市售的三種升降平台,設計可以讓垃圾籃自動升降的功能。再強化升降平台的載重力,讓EasyDump垃圾籃可以承受更多的重量。接著利用Arduino及伺服馬達製作分離沙子和樹葉的抖沙器,減少沙子進入垃圾袋,讓同學可以更Easy取出垃圾袋。最後整合改良的垃圾籃、抖沙器、升降平台,讓EasyDump垃圾籃可以升到垃圾車車斗的高度,就能方便將裝滿垃圾的垃圾袋從垃圾籃中移動到垃圾車的車斗中。

太陽能板發電效益之研究

我們想探討學校的太陽能板是否有效益,學校的太陽能板皆是傾斜6度且按屋頂的面向方位架設。我們使用2W的太陽能板做實驗,從太陽能板特性曲線發現:在室內、室外發電功率最大的電阻分別為3900與28.8歐姆。而光強度越強,電壓電流越大,在可見光範圍內,光的波長對發電效益並無顯著影響。接著,我們設計不同傾斜角度、面向方位對太陽能板發電的影響,發現最佳傾斜角度是讓太陽可以直射太陽能板;我們自製太陽能板旋轉裝置,發現轉動的比固定面向南方傾斜30度的發電功率大。學校太陽能板安裝的優先考量為無遮蔽物,在北部,夏季的發電功率最佳,夏季時傾斜角度很小,面向方位對太陽能板的發電功率影響不大,傾斜還可以排水以及清除灰塵。

陸蟹回娘家-棲地環境、堤岸設施對陸蟹分布與路殺現象的影響

112年5月10日至113年6月5日,於淡水河口至忠孝橋潮上帶發現T3、T4級陸蟹共4科(18種),主要分布於社子島以下的挖仔尾、竹圍紅樹林自然保留區。 陸蟹愛棲息平坦自然土堤,堤岸設施會截斷其棲地與通路。水泥河堤減少蟹種50.0%、平均蟹洞密度4.89%、辛普森生物多樣性23.5%、夏農(H)26.2%、均勻度(E)33.6%;亂石堆砌河堤減少蟹種33.3%、平均蟹洞密度27.7%、辛普森生物多樣性27.7%、夏農(H)44.06%、均勻度(E)33.6%。人工堤岸設施減少蟹種50.0%、蟹洞密度85.1%、夏農(H)26.3%。 路殺主因是堤岸道路設在陸蟹棲地範圍,雨後與海降時,其會大量穿越道路,易被車輛、漁網等人為因素路殺。階梯式河堤可降低棲地障礙,使平均蟹洞密度增加46.0%,建議將道路與陸蟹活動路徑立體化以降低路殺。

綠金奇緣-海藻酸鈉的化腐為金應用

本研究觀察海藻酸鈣膜的生成,發展以平面雙面交聯成膜方式,增強膜的韌性及滲透性,擴大海藻酸鈣膜應用性,開發為農業營養抑草膜。為讓海藻酸鈣膜有遮光抑草功能,混加茶渣茶單寧加鐵所生成的黑色素,或將咖啡渣混加入膜中,製成黑色海藻酸鈣膜,來取代普用的黑塑膠膜抑草蓆。除海藻酸鈣膜生成條件外,試驗雙面交聯成膜及雙(多)層膜的製作方式,及其滲透性。結果顯示,以茶單寧黑色素及咖啡渣製成的海藻酸鈣膜都可有效遮光、韌性佳、不易破損,具保濕性。期許後續將甘油加於海藻酸中,再加鈣交聯所生的成膜,具較高的滲透性,可添加肥料及營養劑於膜中,經緩釋放提供植物生長所需,既可抑草又可補充養分讓其生長,營造環境友善耕作的新模式。

魚龍百變-在轉角遇見小魚畫家

一、本研究 探討 連動桿繪圖機 的 結構 以 及相關原理, 並 改良原有的繪圖機 。 二、順利找出繪圖機桿長的限制。在改變連桿長度以及旋轉半徑等變數的研究中,改變後的變數必須符合桿長的限制才能順利繪製出圖形。 三、找出繪製 圖形的 形狀 也 找出 繪圖 點 B 和 繪圖 點 P 的 極值。 四、探 討出 轉盤的旋轉速度、連桿長度以及旋轉半徑對於繪製出來圖形的影響。 五、改良現有的繪圖機,並且以改變旋轉速度、連桿長度以及旋轉半徑三個變數來繪製出不同的圖形。 六、依照研究的成果來改變繪圖機的變數,順利繪製出想要的圖形。