一起「南漂」吧！「沙崙智慧綠能科學城」展現未來城市新面貌 ft. 臺南市政府經濟發展局長陳凱凌 【科科聊聊 EP73】

國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!!

你知道台電有個電力研發基地嗎？台電綜合研究所因應電力研發試驗需求設立，至今已超過 20 年，平均每年進行近 400 項研究專案，是我國電力研究重鎮，今年更首次公開展出研究成果，舉辦「綠潮-2022 台電綜合研究所成果展」，今（14）日在板橋車站旁、全台首座綠能主題展館的「電幻 1 號所」盛大開展。台電表示，此次共展出 25 項電力研究成果，將電力專業知識轉化為與你我相關「看得懂的研究」，今日起免費展出至 10 月 14 日，歡迎民眾一同探索、揭開電力研發基地神秘面紗。

台電今日上午於電幻 1 號所舉辦「綠潮-2022 台電綜合研究所成果展」開幕活動，現場由中央研究院院長廖俊智、國家實驗研究院院長林法正及台電代理董事長曾文生等各界貴賓共同為展覽揭開序幕，並於希爾頓酒店舉辦「智能綠電新未來論壇」，邀請美國電力研究所（EPRI）、亞太能源研究中心（APERC）及彭博新能源財經（BNEF）分享國際電業趨勢，與產官學界進行深度對談。

台電說明，台電研發機構最早可追溯到1968年創立的「電力研究所」，隨研究需求及規模擴張，2001 年正式成立「綜合研究所」至今，扮演著支撐穩定供電、帶動能源轉型的電力核心技術關鍵研究單位，台電綜研所近年積極投入低碳能源與友善環境相關研究，並持續與美國電力研究所（EPRI）、彭博新能源財經（BNEF）等組織進行國際技術交流，以科學研究務實推動能源轉型。

台電指出，此次成果展以「綠潮」為主題，取自「綠」能與國際浪「潮」，突顯綜研所除致力綠能研究，更時刻與國際接軌。展覽共分為「Future、Power、Smart、Green」四大展區，展出 25 項電力研究成果，並第一次與YouTube影音平台訂閱超過 40 萬人、全台最大知識科普社群 PanSci 泛科學合作，將專業電力知識轉譯，搭配擬真模型、解說影片及 VR 裝置等生動有趣互動模式，主打「看得懂的研究」首次對外展出，期望打開民眾對電力的想像與視野。

台電也分享展覽 3 大「必看亮點」，首先推薦「Future」展區可看見未來智慧城市樣貌的「未來電桿」。台電說明，全國電桿數量超過 300 萬支，隨時都可能有各種如颱風天災等突發狀況，台電讓電桿搭載感測器，並結合 AI 影像辨識技術人工智慧及物聯網技術，使電桿具有自動檢測控制功能，目前先於桃園、新竹地區試驗，未來廣泛布建後，除可遠端即時掌握電桿狀態、提升搶修維護效率，更可讓電力線路基礎設施成為能源網路，甚至是城市資訊數據的傳輸平台。

而國際正夯的「碳捕捉」技術也可在展覽中的「Green」展區一探究竟，台電將位於台中電廠已實際投入發電機組排碳捕捉的碳捕集設備，打造成結合科技感互動與聲光展示的「超擬真」模型，直接搬到展場。此設備未來更將以年碳捕捉量 2000 噸為目標。

台電此次展覽亦第一次對外發表國內首創的「產業動態指數」，綜研所分析近3萬具高壓智慧電表所收集的電力大數據，並依據產業用電特性，結合生產力指數、節假日及氣象等多元資料，透過 AI 模型演算，建構出可每日即時更新的經濟領先指標「產業動態指數」，目前已透過 B2B 商業模式，提供企業作為產業發展分析重要依據。

台電表示，此次綜研所成果展自今日開幕，將於電幻1號所展出至 10 月 14 日（開館時間 10：00-18：00，週一休館），歡迎有興趣的民眾前來探索台灣電力研發基地的神秘面紗！

一襲華美的傳統印度紗麗，在燈光下反射出璀璨的光芒。仔細收縫的布邊，附了一只小標籤，上頭繡著飛蛾般的圖樣。那是印度絲綢標誌組織，授予的真絲證明。^[1] 買衣服看布料成份，天經地義。不過，如果有一天市面上販售蠶繭電池，廠商是否也會標榜百分之百純天然蠶絲？ 2022 年 8 月的《科學報告》期刊上，二名印度學者詳細解說他們攜手打造蠶繭電池的流程，以及背後的科學原理。^[2]

蠶繭電池的製作

首先，他們弄來一些印度當地家蠶（Bombyx mori）的繭，攤在陽光下曝曬，以確保裡面沒有活著的蛹。吹掉灰塵後，再把蠶繭儲存在木櫃子裡備用。接著，於 25 毫升的再蒸餾水中，加入 12.5 公克的食鹽（NaCl），然後把蠶繭丟進去浸泡 24 小時。另外，也用雷同的方法，準備分別泡了再蒸餾水和氯化鉀（KCl）水溶液的兩個組別。^[2]

（a）每個蠶繭都被切成兩份，做一顆蠶繭電池需要 8 份。^[2]

（b）切好的蠶繭內面緊實地套住鋁片；外頭則綑上銅線。鋁是負極；銅為正極。^[2]

（c）將組裝好的 8 份蠶繭串起來，放在吹風機和圓底瓶之間。上頭吹熱風；下面供應水蒸氣。^[2]

（圖／參考資料 2，Figure 2）

經過一番測試之後，研究團隊最滿意食鹽水這組的結果，決定再做一個進階版的裝置：他們將蠶繭電池放在熱水壺的壺嘴，並接上 LED 燈泡。熱水大滾，水壺裡冒出來的蒸氣觸發蠶繭電池，燈泡就會發光，像下面影片中看到的模樣。^[2] （畫面長寬比例差距過大，建議開全螢幕較方便觀賞。）

蠶繭電池的原理

（a）蠶繭是一層內外結構不對稱的絲質薄膜。圖中黃色代表內面；褐色則為外側。^[2]

_{（圖／參考資料 2，Figure 9a）}

（b）此為蠶繭薄膜切面的局部放大圖。由內（黃色）而外（褐色），蠶繭上面細孔通道的尺寸逐漸變大。^[2]這個結構平時的功能，是令水分子和二氧化碳得以快速地排出，但卻只能緩慢地滲入。前者確保蠶繭幾乎防水；後者則避免類溫室效應的發生。^[3]

_{（圖／參考資料 2，Figure 9b）}

（c）圓底瓶供應的水蒸氣，被困在細孔通道中。當吹風機為蠶繭加熱，水分子與蠶繭蛋白作用，H₃O⁺ 等電荷載體應運而生。它們會因為通道內外寬窄帶來的水壓不對等，而朝單一方向運動。^[2][註]

（圖／參考資料 2，Figure 9c）

（d）鋁和銅基於電負度（electronegativity）不同，也就是吸引電子的能力有所差異，更加劇了方向性移動的效果。^{[2, 4]} 另外，食鹽水能增加電荷載體的濃度，促進蠶繭電池導電的效能。^[2]

_{（圖／參考資料 2，Figure 9d）}

吹風機的熱風與圓底瓶的水蒸氣，讓水分子迅速穿過蠶繭的細孔通道，也就是快速充電的意思。^[2] 這個乾溼無限循環的靈感，源自蠶繭所處的自然環境。蠶繭通常吊在樹上，樹葉會給它滋潤的水氣，但陽光又導致水份蒸散，二者不斷改變溫度與濕度。然而，當蠶繭被放在攝氏 5 和 50 度的環境下，裏頭還能分別維持 25 與 34 度。^[3] 在調節溫度的過程中，從溫差產生電能，便是熱電效應（thermoelectric effect）的展現。^{[2, 5]} 當溫溼度都極高，充飽電的蠶繭就會用類似腦波的信號，通知蛾該退房了。^{[2, 3]} 這也就是蛻變的現象，具有季節性的原因。^[3]

蠶繭綠電建築

蠶繭電池製作起來雖然事倍功半，但是研究團隊寄予它極高的期望。充電靠水蒸氣；導電用食鹽，二者都是地球上容易採集的資源。因此，他們認為蠶繭電池的前景，必然優於目前市售的儲電或發電裝置。是不是純天然蠶絲不要緊，重點是希望未來能夠人工模仿蠶繭的結構，以生態友善的方式，建造會自體發電的生物聚合建築。如此一來，就能輕易滿足偏遠地區、戰略要地以及其他地方的用電需求。^[2]

備註

原文專業的說法是，內外寬窄不對稱的細孔通道中，水壓梯度會導致電位差，進而使電荷載體出現方向性的運動。

參考資料

1. Silk Mark – A Quality Assurance label (Silk Mark Organisation of India, 2017)
2. Jangir H & Das M. (2022) ‘Designing water vapor fuelled brine-silk cocoon protein bio-battery for a self-lighting kettle and water-vapor panels’. Scientific Reports, 12, 13999.
3. Tulachan B, Srivastava S, Kusurkar T, et al. (2016) ‘The role of photo-electric properties of silk cocoon membrane in pupal metamorphosis: A natural solar cell’. Scientific Reports, 6, 21915.
4. 電負度（國立臺灣大學 科學Online，2010）
5. Chandler DL. (2010) ‘Explained: Thermoelectricity’. Massachusetts Institute of Technology.

魚類是人類重要的資源，許多古代文化裡魚是日常飲食的一部分，台灣古時候也是如此。一項新發表的研究，調查台南 5000 年來的遺址中有哪些魚，得知古早台南人食用的魚類，受到環境變化的影響。

用耳朵裡的石頭，判斷古代人吃哪些魚

如何得知古代人吃哪些魚呢？魚有骨頭，有機會在遺址中留下遺骸，但是相對其他動物來說，魚類的骨頭沒那麼容易留下。所幸硬骨魚的頭部內，有種負責聽覺的構造「耳石（otolith）」。

耳石成分為碳酸鈣，魚去世後是相對容易留存的部位。不同魚類的耳石型態有別，所以見到遺址中的耳石，可以得知古時候有哪些物種。比較不同年代遺址間，耳石組成的變化，便能推論不同時代吃魚的改變。

• 延伸閱讀：解開古代魚類耳朵裡的「石頭」秘密！專訪古生物學家林千翔

由中研院的生物多樣性研究中心，林千翔主導的研究，算是用魚類耳石回答考古學的問題。自然死亡的魚也會留下耳石，不過這項研究分析的耳石大部分來自貝塚，也就是人類活動造成的垃圾堆遺址，當年應該曾經是人類的食物。

樣本皆來自南科遺址群，也就是南部科學園區的臺南園區的一系列遺址。中研院的歷史語言研究所於公元 1993 到 2010 年，在李匡悌等人率領的挖掘下有許多收穫，魚耳石只是其中一小部分。

從距今 5000 年的新石器時代早期開始，現在是南科的這塊地方便有許多人類活動。南科遺址群的 82 處遺址中，有 17 處出土過魚類耳石，被納入本次研究。考古學上可分為 5 個時期：新石器時代的早期、中期、晚期，鐵器時代，以及歷史時期。

5 個時期中，新石器時代中期只有 1 處遺址 1 件樣本；距今 300 年到現在的歷史時期，也只有 3 處遺址 8 件樣本。用於分析的 1254 件樣本，大部分屬於新石器時代早期、新石器時代晚期、鐵器時代。

新石器時代早期，距今 4200 到 5000 年前的 2 個遺址，總共出土 789 件魚類耳石，分別屬於 24 個分類群（taxa），不論數量或多樣性都最高。

新石器時代晚期，距今 2000 到 3300 年前的 7 處遺址，共出土 112 件樣本，分屬 16 個分類群。而鐵器時代，距今 300 到 1400 年前的 4 處遺址，出土 344 件樣本，分屬 13 個分類群。

新石器時代最有存在感的是大黃魚（Larimichthys crocea），早期占 57.29%，晚期占 41.96%，皆為當期最高比例的魚類。鐵器時代變成海鯰（sea catfish）最多，占 61.24%。

台南環境變化，影響食用魚種

地處台南同一個地區的遺址，魚類的數量和多樣性都漸漸減少。之前有個論點主張，這是由於過度捕魚所致。但是這項研究充分利用耳石分析的優點，判斷出土魚耳石組成的變化，並非人為捕撈，主要是自然環境變化的影響。

同一種魚，耳石的型態不會改變，但是大小會變，耳石大小又正比於魚體的尺寸，耳石愈大，魚體也愈大，反之亦然。

大黃魚在現代也是常見的食用魚類，最近卻由於過度捕撈（過漁），使得野生族群大福縮水；在此之下觀察到，多數個體的身體及耳石也明顯變小。由此推測，倘若古時候發生過漁，遺址中大黃魚的耳石應該會縮小。

新石器時代早期、新石器時代晚期，鐵器時代，三個時期都有大黃魚。比較發現大黃魚的耳石並沒有變小，鐵器時代的耳石雖然數量大幅減少，尺寸還變大一點。表示至少從新石器時代早期到鐵器時代，也就是從 4000 多年到幾百年前，大黃魚並沒有面臨生存危機。

大黃魚在台南遺址的存在感之所以下降，更合理的論點是：海岸線和沿岸環境的改變。

台南的地貌不斷變化，陸地向海延伸。如今南科遺址群位於內陸，離海岸有相當距離；但是在新石器時代早期，南關里、南關里東遺址的年代（屬於小有知名度的大坌坑文化），這塊地方位在海邊；新石器時代晚期陸地範圍前進，不過依然位於海邊。

大黃魚住在岸邊海域，而新石器時代的台南人住在海邊，使他們不難獲得大黃魚之類的海產。魚類以外，這些遺址也出土不少貝類，表示當時的居民，善於利用沿海的水產資源。

隨著泥沙持續淤積，原本位於海邊的南科地區，鐵器時代成為內陸，淤積和河道後來形成台江內海。南科到台灣海峽之間有潟湖存在，鐵器時代的台南人，不用太靠近海邊便能取得水產資源。也許就是如此，大黃魚不再那麼流行，住在河口、潟湖環境的海鯰，變成這個時期遺址中最常見的魚類。

耳石只代表一部分古代魚類

不論古今，耳石都是識別魚類的好材料。比較不同年代魚類耳石的改變，可以判斷自然環境與人類文化的變化，但是也要注意，考古遺址中的耳石，無法代表古代食用魚的全貌。

見到某種魚的耳石，那種魚一定存在過，可是曾經存在過的魚，不一定會留下紀錄，耳石組成也不完全等於實際比例。這兒最明顯的例子是，不同年代的多個遺址有出土鯛科魚類（Sparidae）的骨頭，然而其耳石只有 1 件。或許還有些魚類，不論魚骨或耳石都沒有留下，我們根本不知道它們存在過。

我們見到大黃魚在新石器時代早期占 57.29%，晚期占 41.96% 這項數據，並非意謂當時真的有 57%、42% 食用魚為大黃魚；合適的解讀大概是，大黃魚是新石器時代主要的食用魚種，晚期的比例有所降低。

大黃魚的古老傳承與當代危機

有趣的是，一直到中國漁民近期過度捕撈以前，野生大黃魚在東亞的東部沿海都很常見。古代台南人捕食不少大黃魚，可謂有偏好也具備技術，他們對大黃魚的偏愛和捕捉技術，或許能追溯到還在對岸海邊的日子。

綜合考古、語言學等方面的資訊推敲，台南在新石器時代的大坌坑文化，應該是台灣初期的南島族群，他們很可能是更早以前來自東亞沿岸移民的後裔。這群人的生產方式包含農業，會種植稻、小米等馴化植物，不過仍然有不少採集和狩獵，以及利用水產資源。他們捕食大黃魚的文化，也許在祖先尚未渡海移民前已經養成。

古代人吃進不少大黃魚，現在大黃魚也是受到歡迎的食用魚，一度族群龐大的魚群還因為濫捕面臨滅團危機，至今沒有從過度捕撈的打擊中走出去。無疑，人類如今也成為影響魚類生態的要角。

延伸閱讀

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• 吃魚頭常常啃到的那兩顆「魚耳石」，對古生物學相當重要
• 耳中乾坤─魚耳石
• 從台灣魚類耳石化石研究 談海洋生物多樣性的變動與困境
• 台灣海洋化石與魚類化石的研究、回顧與展望
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參考資料

• Lin, C. H., Wang, Y. C., Ribas-Deulofeu, L., Chang, C. W., & Li, K. T. (2022). Changes in marine resource consumption over the past 5000 years in southwestern Taiwan revealed by fish otoliths. Journal of Archaeological Science: Reports, 42, 103400.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。