用魚發電    

基隆在地學子 安中陳懷璞 

勇奪 2019 INTEL ISEF 大會二等獎


許多人都有浮潛的經驗,當你看見海中逡巡來去的魚群時,會聯想到什麼?安樂高中陳懷璞同學發想透過魚能發電,獨發巧思的設計,以作品「魚能發電之開發及應用」代表我國在2019年美國Intel International Science and Engineering Fair,Intel ISEF贏得大會二等獎。


在國立台灣科學教育館的主導規劃與培訓下,選拔出13名學生10件作品,代表台灣參加ISEF,與82個國家、1842位學生、1454件作品同場競技,我國學生共獲得7項大會獎及4項特別獎,相當出色。


安樂高中陳懷璞二月間在2019年臺灣國際科展中以「魚能發電」的主題獲得評審青睞,在工程學科獲得一等獎的殊榮,成為為我國正選的出國代表。基隆市教育處表示陳懷璞同學從小在基隆相繼就讀深美國小、信義國中體育班、安樂高中數理實驗班,好學深思,樂於探索,是在地完整教養的學子。為了支持懷璞完成出國參賽的理想,基隆市教育處更籌措4萬元經費,支持他投入,順利出國與國外學生相互切磋、觀摩。深耕在地,全力栽培基隆學子的國立台灣海洋大學、國立海洋科技博物館,過程中更是全力支持懷璞的研究,終於在大賽中一舉創下佳績。


而陳懷璞發現魚能可以發電的過程,則是他向海洋探索無垠世界的奇異旅程。陳懷璞少年曾居住八斗子、瑞濱一帶,鄰近海邊。在國小三年級跟隨叔叔釣魚,讓他對海洋開始產生探索的興趣,希望能了解廣漠、湛藍的「內太空」,他就讀信義國中時,更加入游泳隊,親身體驗迷人的水中世界。他說自己在浮潛時,發現魚類游動的速度極快,刺激他發想:魚類如此快速游動時所產生的動能,能否產生電力?於是便著手研究。


他的構想在安樂高中劉育祈老師指引下,逐步成形,而學校自然科老師也不遺餘力全力支援,任教地科的劉慈先老師更鼓勵他以國際科展為目標,希望他能與更多國際優秀的學子切磋交流。於是他以「魚能發電之開發與應用」獲選進入國立臺灣科學教育館「青少年科學人才培育計畫」。


參與青培計畫,由臺灣大學機械系黃育熙教授指導,讓他能利用大學的各種資源、設備逐步完成研究計畫。他除了學校的學業外,也把握時間,輾轉在海洋大學、臺灣大學、清華大學、海科館進行研究,模擬實驗。


在他的設計下,他以3D列印製作「文氏管」,模擬水流速度,測試所能發出的電能,發現自己的設想原來是可行的,可以發展出微型的發電設備,加裝在魚類身上發電,將魚類游動的動能轉換成電能,最高發電量達80μW,設備可以維持二十年以上的使用期限。而舊有的電池,則僅約能維持一年而已。研究過程中,海科館施彤偉博士細心協助,鹿港水試所更協助活魚實驗,讓研究成果更加完備。讓懷璞受益匪淺。


臺灣魚類標識放流研究專家江偉全博士,便建議陳懷璞,可以將這項微型的發電設備,利用魚類浮游,運用在海底觀測。過往海底的觀測,要運用研究船等設備,一項研究計畫動輒要數百萬、上千萬。而這項巧妙的發電機制結合觀測設備,十分微小,而量產後一個價位大約5000元上下,對於海洋的觀測頗有助益。


陳懷璞的父親陳俊宇博士,畢業於清華大學核工系,目前擔任工程師。從小就鼓勵孩子積極探索自己的興趣,甚至持續帶著他到清大參加學術論壇,廣泛接觸知識領域。他從小學便積極投入科展比賽,研究各種專題。他選擇就讀安樂高中時,也立定要繼續參與科展的志向。更在父親的帶領下,能認識許多學者、專家,對於他的專題,提供不少協助。


整個研究過程,除了學校教師與黃育熙教授的指導,如海大關白宸教授、海科館施彤煒主任、ANSYS流體模擬專家曾永信博士等,都給予極大的支持與協助。世界魚的模型大師陳錫欽先生,甚至還特地為陳懷璞做了一條魚的模型,提供他研究、說明。而國立台灣科教館,在2到5月利用周末集訓,訓練參賽選手從研究方法、科學專業、英語口語表達、國際禮儀等等,非常用心。


對於從小就即即從事科展專題研究的陳懷璞來說,他認為選擇在地的安樂高中就讀,是相當合適的選擇。他原本考慮是否要前往台北求學,但是最終留在本地就學,讓他能同時兼顧學校學業與科學探索。他參賽的過程中,老師們全力動員,和他反覆討論、模擬練習。而為了參加國際科展比賽,學校英語科呂紹彬老師,更是用心為他潤飾論述的英文。


他表示將來完成學業之後,對於跨領域整合的產業很有興趣,希望能整合不同領域的技術,在實務運用上創造產能。


安樂高中校長方保社對於陳懷璞的表現深加讚賞,認為他研究態度積極,待人接物也十分穩重成熟,表達自己的觀念時條理分明,清晰精確,假以時日,一定會有更耀眼的表現。