如果太陽光需要錢買

如果太陽光需要錢買，會有什麼型式的商業行為？
邵瑋婷

目前已經研究出太陽能是可以產生能量的，也就是說未來的日子裡，我們有可能一改目前的火力發電或核能發電，轉而以太陽能發電為最主要的能量來源。然而這樣的轉變會使得原本我們認為最不需成本、用之不竭的陽光成了最值錢的寶物，如此一來如果我們去海邊曬日光浴也會成為一件昂貴的事，不過業者也可以藉此大撈一筆。但是我認為事實上日光若是要賣錢，那只能用在間接用途，即是指用日光產生的能量可以賣錢，但是直接截取日光來用，例如曬衣服、晾毛巾則是不應該被任何人收錢的。竟這是一個大自然無價的貢獻，我們不應為了私利去從中賺錢。

最近在美國的哈佛大學，研發出了新的材料可以更有效的將太陽光轉變成為電力，大幅增加太陽能的應用價值。哈佛大學的馬素教授和他的學生嘗試用超強烈雷射來處理矽Silicon，結果發現矽和雷射產生化學作用，矽的表面變成很多刺，而且成為黑色。科學家指出，此種黑色的矽可以吸收約百分之九十的太陽光，有別於一般普通的矽，因此使用黑色的矽可以大大提高太陽能電池的的功能。是一個極有商業價值的發明。

曾經有新聞報導過在南投縣的某個國小，雖然處在偏僻的地方，然而學校的建設是走在時代尖端的。校方不惜斥資百萬，首度成為以太陽能發電的國小，雖然以每個月省下僅僅兩千元的月費，將要進４０年的使用光陰才可將成本收回，但這樣首開先例的建設不僅是新能源開發的一嘗試，更可以同時給予學生一個不一樣的教育，讓他們了解到，可記的發展帶給我們更舒適的生活，可是並不表示我們跟自然就脫離關係，相反的，我們擁有更多累積的經驗知識，讓我們可以將人、科技和自然合為一體。

參考資料：
http://www.c-science.com/txt/tc/te/em/000523teem.htm
http://www.ettoday.com/2005/03/12/327-1763977.htm

風力

風力
邵瑋婷

　　本週介紹風力，讓我發現風的神奇，當我們很悠閒的坐在露天咖啡廳的下午，偶爾可以感受到午後微風輕拂臉頰的愜意，然而這份大自然的禮物，居然也是可以在科技上的發電有一份極大潛力的貢獻呢？

風能是取自大自然的資源，其使用歷史悠久，中國史上第一次的使用是在距今3000多年前的夏禹時，而在國外經過考證的資料顯示，波斯人在公元前200年，就利用風車碾米。之後，風力機械在各國不斷地蓬勃發展，風力"發電"則是開始於20世紀30年代，以荷蘭、丹麥等國最早。70年代又有北美、西歐和東歐等國進行研究。其輸出功率達4000~5000千瓦。一直到了之後蒸汽機出現，風力因為成本過高，功率過低，因此告衰退。

但是後來，又由於能源危機的影響，使得風能成為其他高價格能源的替代性能源，逐漸發展出現代技術。為風力發能史的第二波開。

　　我國風能利用大體可分為三個階段：

• 1.開始研究風力發電機　
• 2.研製現代小型提水機　
• 3.風能利用進入一個新的時期。例如:1977年時於島嶼上安裝，進行海水淡化。

台灣澎湖的七美目前就有一座風力發電廠，其發電量約比核四核廠小了一百萬倍，欲發展這種電廠也需有大量的土地，而穩定且強勁的風力也是不可或缺的條件。

　風力發電的特色有：

• 1.潛能巨大，取之不盡，用之不竭
• 2.可就地可取，無須長途運輸
• 3.分布廣泛，利用方便
• 4不污染環境，不破壞生態，為一清潔安全的能源。
• 5.週而復始，可以再生：風力在自然界中可以不斷生成並有規律的得到補充。
• 6.不穩定性：風的瞬時脈動、日變化，季節變化以至年變化都十分明顯，此為其利用上的不利因素。
• 7.受地形影響大，地區差異顯著：風力的局部地形差異明顯，即使在同一地區，有地形下的風力往往優於不利地形。故風力機位置選擇時必須充份考慮到地形作用。

　　世界氣象組織推薦一個風力發電機的安裝位置選擇框圖，如下圖一：

　　風力發電機： "風力發電"主要是使用螺旋槳型風車，有時亦採用錐形或新式多型等。而"風力發電機"的結構由風車翼、變矩裝置、加速器、方向控制用小風車、發電機等組成。如圖二

參考網站
http://www.geo.ntnu.edu.tw/faculty/yauym/work2/c10.html
http://www2.wfjh.kh.edu.tw/teach_web/energy/e1/e_6.htm

風能利用

主題： 風能利用
張均傑

　　日本動畫大師宮崎駿有一部經典名作，片名便叫做＂風之谷＂。這座山谷由於終日吹拂著強風，因此便得到了＂風之谷＂這個美麗的稱號。而生活在山谷中的人們，在此搭建了許多漂亮的風車，利用風力工作生息，過著和大自然和平共處的祥和生活。

　　在現實的日常生活中，也許沒有和風之谷一模一樣的地方。但利用風車或其他裝置來利用風能，卻是人們越來越期盼能夠做到的事情。這是因為風力相對於其他動力系統，算是一項十分潔淨的能源。而且由於風的成因是由於各處受太陽輻射程度不同而產生溫差，從而引起大氣的對流而形成，因此只要太陽仍然發光發熱，風力資源就可算是潛能巨大，取之不盡，用之不竭的一項好能源。此外由於風力就地可取，無須長途運輸，此項優越性，對偏遠高山、孤島、高原和草原無電缺能地區，就有如片中的山谷一樣，更是一大福音。

　　現今我們最希望能利用的風能方式，便是利用風能來發電了。雖然風力發電具有不穩定性及受地形影響大，地區差異顯著的缺點，但是只要選址適當，相關的技術如風車的設計能在突破，相信風能仍是一項十分值得我們善加利用的資源的。

http://www.geo.ntnu.edu.tw/faculty/yauym/work2/c10.html

燃料電池的原料來源

主題： 燃料電池的原料來源
張均傑

　　燃料電池發電時最理想的利用媒介為氫氣，而氫氣在地球上的豐度雖只佔第九位，約為地球質量的0.9%。可是在宇宙中，氫是最豐富的元素，約佔所有物質質量的75%，可以說是相當高的比例。可惜不幸的是，氫在自然界中多以化合物的形式存在，我們無法直接從自然界中獲取純粹的氫氣來利用，必須想出一些轉換的方法。接著便來簡單介紹現在最常用的人工合成氫氣的方法如下：　　　　

氫氣的生產方法可以分為兩大類，一類是由化石原料製氫,主要的製程有：

　　蒸氣重組法(steam reforming)：　　　

　　　蒸氣重組法目前是最有效率且最廣泛被用來製造氫氣的製程，其係利用蒸氣與低碳素的石化原料(常用的是甲烷)反應產生氫氣及二氧化碳的程序，其反應可分為以下兩個主反應其化學反應式如下：

　　　　　合成氣（Synthesis gas generation）生成反應：

　　　　　CH4 + H2O －＞ 3H2 + CO

　　　　　水-氣轉化反應：

　　　　　CO + H2O －＞ H2 + CO2

　　　　　總反應：

　　　　　CH4 + 2H2O + 熱 －＞ 4H2 + CO2

部分氧化法(partial oxidation)：

　　部分氧化法係將預熱的原料，以比化學理論劑量少的氧氣與水蒸氣，於無觸媒條件下，於燃燒器中反應，其所產生的熱可供作轉化器中蒸氣重組之用。藉由控制烴、氧及蒸氣之進料可得氫及一氧化碳含量高達96%，其中氫及一氧化碳的比率可以由操作條件來加以控制。

　　其總反應式如下:　

　　CnHm + n/2 O2 ---> nCO + m/2 H2


水煤氣法(coal gasification)

　　製法為將蒸氣與空氣替換週期性通入炙熱之焦炭床，每數分鐘為一週期，通入空氣時燃燒焦炭以加熱至1000℃左右，通入蒸氣時即發生水煤氣反應：

　　　C + H2O --> CO + H2

　　此法之缺點為需設廠於生產媒焦之地點附近，因而受地區之限制，若在大氣壓力下操作，氣體設備要有較大空間，若用於高壓製程時需要高昂的氣體壓縮費用。

另一類則為非化石原料製氫法,主要製程有：

水電解法(water splitting by electrolysis)

水電解法是靠直流電將水電解，於負極產生氫氣正極產生氧氣的方法。反應式如下：

　　　2H2O(i) --->電解-->2H2(g) + O2(g)

水光電解法(photoelectrochemical water splitting)

　　水光電解法之反應式如下：

　　　2H2O --(光能、光觸媒)--> 2H2 + O2

　　近年來由於半導體材料被不斷的開發與改良，發現部分半導體材料可以經由光照激發所產生的電子與電洞來對水進行分解的反應。

結論：

　　目前燃料電池之所以還不能普及的原因之一，便為氫的來源實屬不易。上述的方法雖然已經能有效產生氫氣，但是仍有改進的空間。相信要是技術再進步，或是藉由眾人的努力能研發尋找出更好的氫氣來源，相信利用燃料電池過便利環保的生活就將不再是夢想！


參考網站：

http://idic.tier.org.tw/TFCF/name_f.htm

燃料電池技術

題目： 何謂燃料電池？這種新興的能源有何好處？
張均傑

　　邁入二十一世紀，在環保意識的抬頭，以及體認到現在最泛用的石油能源並非取之不盡、用之不竭的雙重影響下，新能源的開發，已經成為當前一個十分熱門的話題。而這一次上課也介紹了許多新興能源的利用，其中最令我感到興趣的，莫過於燃料電池這種技術了。

　　燃料電池（Fuel Cell），顧名思義是持續添加燃料的一種發電裝置，但不像一般非充電電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須充電後才能再使用，燃料電池所需的燃料主要是「氫」，持續添加燃料的情況下，便能穩定持續的供給電源。

　　使用以氫作為燃料的燃料電池擁有相當相當多的好處。其一便是能避開現在主要供電系統一個最讓人詬病的問題～造成環保的污染。這是因為氫燃料電池是直接利用氫及氧的化學反應，產生電及水，過程中不會產生其他污染物，是一種相當乾淨的能源模式。另外，利用燃料電池作為電力來源還能打破以往傳統集中供電的模式，達成能源來源分散的良好目的。如此一來，一方面能夠大幅的減少大型電力送電系統一定會有的送電損失，也能降低大型電力集中之風險，例如戰爭或天災均會造成整個系統癱瘓。而且，中小型的分散式電力系統將可靈活地適應季節性和地域性的電力需求變化。

　　在前述的小型分散式電力系統還更能附加許多好處，在傳統的火力或核能發電中，其實當中的熱損失是十分大的。相較之下燃料電池除了發電外，最寶貴的是它產生的熱能可以直接回收做熱水、熱泵利用，同時解決對電、熱的需求，使得整體利用效率可達80%，可以說是充分的利用了每一分的能源。

　　燃料電池的優點還不只前述這些，此外因為它發出的電是高品質的直流電，在資訊與控制科技發達的世界裡，可以不經交直流轉換直接使用，因此相當適合在3C產品、家電產品、甚至汽車上的應用，對世界經濟效益的潛在影響重大深遠。因此燃料電池技術的研究跟開發是相當值得我們注重且投入心力的。

http://www.digitimes.com.tw/n/article.asp?id=6B11868F9CDAB63248256F8E0049162F

育種技術

題目: 何謂育種? 育種技術有哪些方法?
張均傑

　　育種技術，是一種找尋或創造動植物性狀的變異然後加以固定，使該新的特性在經過適當的繁殖方法後，可以保留於後代的一種生物技術。藉由這種技術，人們可以在空間或食物飼料供給有限的情形之下，使其產品品質較為良好或是產量更為豐富。

　　育種的方法有很多，且其常要視該物種的特性而採用不同的育種方法。傳統畜牧業的育種方法通常採用淘選法，先挑選想要的特性，例如某隻動物比較壯或是比較有肉，讓此動物有機會大量繁殖後，再從後代中選取具有一樣特性的品種再做繁殖，如此循環後便能達到獲得良好品種的目的，如古代的種馬或是現在拜天公的種豬均是用這種方法。

　　相較於動物的育種，植物的育種方法更要複雜許多。原因是有些植物尚有無性生殖的方法，且植物又有自交植物跟異交植物之分。無性生殖跟自交植物由於大多保有親代的基因型，故利用淘選法可達成育種目的。此外還可以以人為方式讓兩自交植物強迫雜交後再進行汰選，更可使後代同時具有兩自交植物優點。而關於異交植物，要維持品種的特性需要特別的照顧，異交植物需經人為強迫自交，形成自交品系，自交品系在人為控制交配下，才可以保持其特性。也因此異交植物的種苗培育跟保存常較自交品種困難，但是一但有良好的種苗，常常也更有其價值。

　　傳統的作物育種是農業牧業的主力，而隨著生物技術的日新月異，基因轉殖技術突破物種上的界限，使不同物種的基因可以互相轉移，新一代育種技術也隨之更有廣闊的發展可能。要是能在合乎倫理與道德的前提下善加利用，相信是可以替人們帶來許多福利與功用的。

參考資料：
http://www.uhealthy.com/Biotechzone/Stock_analysis_biotech/
In_depth_coverage/In_depth_art1.htm
http://seed.agron.ntu.edu.tw/IPR/breed.htm#h[/url]

生物多樣性(biodiversity)

何謂生物多樣性(biodiversity)? 其有何重要性 :?:
邵瑋婷

　　生物多樣性，這個名詞最早是源於１９８６年代因應全球生物滅絕的大趨勢而產生的，主要希望透過重視生物多樣性的議題，使大家保有永續發展的地球。其包含的範圍涵蓋：基因多樣性、物種多樣性和生態系多樣性三個層次。它具有理論科學和應用管理科學的雙重特徵，由基礎生物學、應用生物學和社會科學交叉而成，可謂是一個綜合性內容。

　 人是生物系統的中心嗎 :?:

長久以來，人們都視自己為主宰一切的中心，其實是因為我們的視野放得不夠開，以至於認為世界是為著自己環繞的。若不然，整個生物系統有因為海嘯過後，為數眾多的人類遭滅頂而暫緩腳步嗎?並沒有。再換個角度來說，生物圈中其實人類最不具有適應力，我們聰明懂得去改造世界，建房子、搭鐵路、造橋樑，這些是智慧的結晶，可是是改變生態圈舊有的樣貌去迎合我們人類的需求，我們沒有改變自己去配合最原始的生物圈型式；反觀生物系統中的多數，大部分的生物其實都是依照著各自的習性而去堅守慣有的生活習性，也因此延綿不絕。

課堂中印象最深的就是ΣPK^2 這個式子，因為一開始的時候一直覺得如果P是代表數目，而K是代表種類或性質的話，很不符合食物鏈中越上層的動物數目越少的說法，可是在聽完老師舉例說就像兔子變少了之後，老鷹會因為食物的缺少也會滅亡，才發現這就是為什麼ｋ會要以平方的型式來變動的原因了。

這種上課方式讓同學可討論很活潑，可以讓我們比較有參與感跟互動的感覺，收穫頗多。
　
參考資料：政府科技生物多樣性領域策劃報告

http://www.nsc.gov.tw/pla/³W¹º³ø§i®Ñ¦X­q¥»/35(¥þ¤@¥U)¥Íª«¦h¼Ë©Ê»â°ì³W¹º³ø§i.doc

中央社新聞小百科生物多樣性

中央社新聞小百科生物多樣性

生物多樣性

題目: 何謂生物多樣性(biodiversity)? 其有何重要性?
張均傑
　　生物多樣性一詞原英文為“Biodiversity”，經聯合國官方中文翻譯為“生物多樣性”。在1986年定義為：「陸生、海洋及其他水生生態系中所有活生物體的變異性，涵蓋基因、個體、族群、物種、群集、生態系、地景等。」在一般的習慣上，生物多樣性從微觀到巨觀，最常分成三個層面來思考，分別為基因多樣性、物種多樣性和生態系多樣性。

　　基因多樣性通常指同一生物，但因地理上或生態上的區隔而造成彼此間部分基因會有所不同，每個物種或是個體所帶有的基因好比一個基因倉庫，每一個倉庫儲藏的物品均不會完全相同，任何一個倉庫消失意味者某些東西的消失。而物種多樣性則是今日當大家提到生物多樣性時最常指的，簡單的說就是定面積內生物種類數。另外生態系多樣性指的則是不同的生態環境能呈現不同的風貌，並提供各種不同動植物之個別需要。

　　無論是用哪一種層面思考，許多專家學者都認為，維持生物多樣性是生命延續的重要條件之一。舉個基因多樣性的例子，在非洲地區，有許多的人都患有一種名為鐮刀型貧血症的遺傳疾病，此疾病會造成患者生命期較短且具有貧血現象。乍看之下似乎是一種不值得且應該被淘汰的遺傳基因。但是近來的許多研究發現具有此種基因的人類對於瘧疾而言有相當的抵抗力，因此倘若有一天瘧疾不幸又在世界肆虐的話，帶有這種基因的人反而具有相對的生存優勢，也可能因此成為人類延續的關鍵。而物種多樣性的重要性，則可以從食物鏈等多方面來思考，無論是哪一種物種，幾乎都沒有辦法單憑自己的存在而永續發展，有越多樣其他的物種存在時，本身物種的存在才能趨於穩定。而由於不同的個體或物種通常只能存活在特定的生態系，因此要維持基因和物種的多樣性，最好的辦法便是維持生態系的多樣性。

　　無論從何種觀點來看，生物多樣性不單是生態環境維持穩定的基礎，也是人類賴以生存的環境基礎。此外，維持生物多樣性，無論對於人們在健康、經濟、啟智與娛樂各方面的發展也扮演重要角色。是人們所需要好好關心注意的重要課題之一。

參考資料：
http://www.aeh.ntu.edu.tw/main2/diversify/diversify.htm
http://sbi.pccu.edu.tw/adv/biodiversity/
http://content.edu.tw/senior/bio/tc_md/s21/ba2111.htm
http://nr.stic.gov.tw/ejournal/NSCM/v29n2/Small/81-90.pdf