高雄市民族國小自然領域報告 淺 談 科 技 的 應 用 高雄市民族國小自然領域報告 淺 談 科 技 的 應 用 一奈米科技<光觸媒> 二 氫氧電池 報告人 焦恆永老師
奈米到底是多少<nano-meter> 一奈米（1 n m）＝1/1000000000十億公尺 （10的-9次方 公尺）。 公尺的千分之一是公厘（mm=10 -3 m）； 公厘的千分之一是微米（u=10 -6 m）； 微米的千分之一是奈米（1 n m=10 -9 m）。 國中學到的（A）是原子的基本單位 （10的 -10次方） 所以一奈米（1 n m）大約是10個氫原子排列起來的長度。
蓮葉效應<Lotus Effect> 德國的植物學家發現：蓮葉上的表皮細胞上方覆蓋著一些數十奈米長的含臘絨毛，所以水珠很難附著在蓮葉上，再加上水的表面張力就很容易形成水珠。可在蓮葉的表面快速移動並帶走灰塵就是蓮葉的『自潔效應』。也就是 出污泥而不染 的原因
生物磁導航 科學家認為螞蟻、蜜蜂、鴿子、鮭魚、 海龜等生物體內部都有＜奈米級的磁性 粒子＞ 所以它們才能自在的利用磁性導航，而不會出錯的回到原來的地方覓食、產卵、等等的行為。
巴克球與奈米碳管 1 由碳所組成：外形像顆足球一樣，由20個六角形與12個五角形所圍成的中空構造。是除了石墨及金剛石外第三個被發現的碳同素異形體。 奈米碳管：由日本的飯島博士在組合巴克球時，無意中排列成更長的中空管狀的結構。
巴克球與奈米碳管 2
奈米科技<上天梯> 利用奈米碳管來當作繩索是唯一可以從 月球垂掛到地球而不會被自身重量拉斷 的的結構。以後的星際旅遊就更方便了 ，天梯也就有著落了。 它的密度是鋼的1/6 ，而強度是鋼的100 倍。目前的售價是1公克500美金。是黃 金的58倍。
奈米沙與一般沙子的異同 奈米沙加上水後會變成一顆顆的水珠，沙子是乾燥的。 一般的沙子加上水後不會變成一顆水珠，沙子卻是潮濕的。
光觸媒的原理 藉由紫外光或太陽光的照射，使觸媒表面的電子吸收足夠能量而脫離，而在電子脫離的位置便形成帶正電的電洞，電洞會將附近水分子游離出的氫氧基(OH-)氧化(即奪取其電子），使其成為活性極大的氫氧自由基(OH radical)；氫氧自由基一旦遇上有機物質，便會將電子奪回，有機物分子因鍵結的潰散而分崩離析。
奈米與光觸媒
光觸媒的材料 光觸媒的材料眾多，包括TiO2、ZnO 、 SnO2;、 ZrO2等氧化物及CdS 、 ZnS等硫化物， 其中二氧化鈦(Titanium Dioxide，TiO2)因氧化能力強、化學性安定又無毒，自1972年發現至今，已成為最近當紅的奈米光觸媒家電
奈米產品 奈米鑷子：加電壓到兩根奈米管上就會密合與張開 奈米秤 奈米溫度計 奈米網球拍 奈米自行車 奈米試管
原子操控術 IBM公司於1989年成功的將35個原子<Xenon>呈工的排列成IBM三格英文字母
伊格博士
新世紀的環保科技—燃料電池 燃料電池（Fuel Cell），是一種發電裝置，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，用完須繼 續充電，是繼續添加燃料以維持其電力 所需的燃料是「氫」，所以被歸類為新能源，原因就在於它佔宇宙質量的75%又存於水中，水又是地球上最普遍的物質。
氫氧結合產生 電 與 水 1. H2O+e- = 2 H2 +O2 2. 。 逆反應時就會釋放出電子來 <利用乾電池的電來將水分解成氫氣與氧氣> 2. 。 逆反應時就會釋放出電子來
質子交換膜理論 氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣（或空氣）則由陰極進入燃料電池。經由催化劑的作用，使得陽極的氫原子分解成兩個氫質子（proton）與兩個電子（electron），其中質子被氧『吸引』到薄膜的另一邊，電子則經由外電路形成電流後，到達陰極。在陰極催化劑之作用下，氫質子、氧及電子，發生反應形成水分子，因此水可說是燃料電池唯一的排放物。
質子交換膜原理(1)
質子交換膜(2) 美國杜邦公司專利50年目前已不再是專利品了
氫氧電池動力車
利用”水”變成H2與O2
排水集氣法收集 “H2”
水電解的逆反應—產生電
氫氧電池的困難點 氫氣的保存與氫氣的危險性仍需加強控管 氫氣漏氣時反而不會有危險因為它比空氣輕很快就散到空中了 發電之後的水還可以拿來洗澡等用途呢
參考資料 http://134.208.10.157:8088/scshool/school4/school4-6.ppt#2 http://tainano.com/chin/Eigler.htm http://nano.nchc.org.tw/dictionary/lotus_effect.html http://nano.nchc.org.tw/dictionary/photocatalyst.html http://www.tfci.org.tw/
謝 謝 指 教