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真空封口機輕設計 改良漏氣笨重問題
新知
第1711期
真空封口機輕設計 改良漏氣笨重問題
2019-10-30
【記者張珮慈綜合報導】以真空方式包裝可隔絕空氣中細菌,防止食物變質、延長保存時間,但現有封口機較笨重,尚需連接電源方能使用。於是龍華科技大學化工與材料工程系學生張博勛、余柏均、邱柏維與周于濠發明「手持式真空封口機」,不受限封口角度與封口物大小且不用插電、能隨身攜帶。 平常保存袋裝食物的方式大都使用夾鏈袋或橡皮筋,但保存時間不長,且不易隔絕空氣中的細菌防止變質。 圖/張珮慈攝手持式真空封口機將真空與封口裝置設於機器上下兩端,操作簡易,如使用釘書機般壓著封口機,利用加熱絲,即一發熱元件,將袋子融為一體封口。而袋口最外側留約2.5公分的孔洞用於抽走空氣,裝置內以真空幫浦連接一條塑膠軟管,將袋口預留之孔洞平移至軟管口,抽至真空後再移回加熱絲下完成最後封口。 張博勛解釋,去年便已初步發明出此裝置,當時是以一根塑膠管插入未完全封口的袋中抽走空氣,再將管子抽出接著密封,但使用時只要包裝袋未完全貼合塑膠管,便會造成漏氣。為解決此問題,團隊經過多次改良後,才於今年研發出目前的真空封口機,並獲頒「2019甬台大學生創新創業交流賽」一等獎。 龍華科技大學化工與材料工程系學生張博勛、余柏均、邱柏維與周于濠發明「手持式真空封口機」,獲2019甬台大學生創新創業交流賽一等獎。 圖/張博勛提供現有的大型真空封口機使用時,須將包裝袋平整放置於加熱座上,確保封口線不起皺,因此應用上會受限於機器的大小與包裝袋開口的形狀,且操作時必須接上電源來驅動裝置,在沒有插座處即無法使用。而此裝置相較之下非常輕巧,其外觀設計如同釘書機般,長約3至4公分,「電源供應則以USB或無線充電至內部鋰電池,因此不需插電便可使用。」張博勛解釋說。 在外觀上,將真空封口機設計如同釘書機般,尺寸約為3到4公分,極易攜帶。 圖/張博勛提供張博勛說:「因團隊中成員有使用現行真空封口機的經驗,因此想試著發明更便於使用的裝置。」團隊由構想至做出成品,共耗費近一年的時間,其中歷經七次大小改良,除改善以軟管進行真空操作會漏氣的弊端,在封口處的加熱絲亦由一條增為兩條,可避免失誤且密封更加牢固。 由於團隊學生並非電機專業,指導教授宋大崙說:「研發過程困難的是,有些原理學生並不了解,必須從基礎開始學習。」例如如何使用焊槍來焊接電路、加熱絲的運用等,為了克服先備知識不足,他們於研發過程中不斷向電機工程系老師請益,在實際製作此裝置上下了極大功夫。 而團隊預計先了解此研發裝置在台灣市場的討論與接受度,並加以改良不足之處,期待未來能出口販售。民眾蔣嘉恩表示,現行真空封口機較笨重,此手持式裝置優勢在於好攜帶,但使用上還須取決電池續航力。「我平時不常使用,因此可能也沒有購買意願,但這項發明可應用在行李收納,對時常出國的人來說或許十分方便。」蔣嘉恩解釋說。
低電壓環保採鋰 成大盼解水質污染
新知
第1693期
低電壓環保採鋰 成大盼解水質污染
2018-12-21
【記者林傑立綜合報導】隨著環保意識抬頭,電動車開始大量研發生產,鋰電池的需求也逐日提升。但現行主要採集鋰礦的方式,需要用到大量水資源進行蒸餾,過程中也會產生化學物質汙染水源。國立成功大學環境工程學系教授王鴻博及博士生陳柏安,利用低電壓篩選採集海水中的鋰離子,進而製造鋰礦。過程中無需使用任何化學藥劑,較傳統採鋰礦方式環保。 從電腦手機,到目前活躍發展的電動車,皆以鋰電池為能源,也因此人類對鋰的需求也日漸增加。 圖/林傑立攝鋰被廣泛運用在生活中的電子產品。國立台灣科技大學應用科技研究所副教授王復民表示,鋰的需求量每年以7%到10%成長率上升,預估到2030年,鋰廢棄量會達1100萬噸,「以這個數字推算,正在使用中的鋰可能是廢棄量的十倍。」但取得鋰礦的方式,是利用強酸溶液自蒸餾的鹽水中,溶解出穩定的鋰化合物使用,當中的強酸溶液正是汙染水資源的元兇。團隊利用鋰離子為最小離子的特性,施加低量的電壓於離子篩中,加速離子篩選別海水中的鋰離子,再施加反方向的電壓釋放鋰離子,形成濃稠的鋰離子溶液,最後加入二氧化碳,使鋰離子變成碳酸鋰,陳柏安表示,該技術最困難的,是要將小型實驗室規模轉換成大型設備,因為設計過程中必須考量動力學、熱力學、流體力學等多種面向。 實驗目前發展到大型機具階段,在中油公司的協助下,將實驗室等級的小型模型轉換成大型機具。 圖/王鴻博提供王鴻博說明,從海水中採集鋰礦,過程中不需要添加任何化學藥劑,而二氧化碳本就存在於自然界中,相比使用強酸溶液獲取鋰礦的方式環保許多。且透過離子篩的採集技術,也可應用在廢棄電鍍液體上,達成鋰及貴重金屬的回收。王復民表示,相似的技術在韓國也曾有人發展過,但因產製效率低而較無市場價值。王鴻博回應,產製效率低是因為海水中的鋰離子含量很少,故團隊設計利用離子篩本身具有的光催化活性,將原料水分解出氫氣,提供機器能源使用,以全自動化彌補效率問題,加上施加於裝置的電壓僅1.2伏特,能大幅降低海水採礦的成本。王鴻博說:「考量到環境破壞及人力成本,這項裝置的成本遠低於陸上採礦。」
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