2025 Regeneron ISEF大奖-ENEV环境工程获奖作品汇总-5

最新官方消息！全球科创天花板赛事——国际科学与工程大奖赛（Regeneron ISEF），现已正式公布了2026年总决赛的举办时间和地点。这场汇聚全球青年创新力量的科技盛宴，将于2026年5月9日至15日，在美国亚利桑那州凤凰城会议中心（Phoenix Convention Center, Arizona）璀璨启幕。

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-ENEV环境工程2025获奖作品方便学习

ENEV环境工程获奖作品集合

ENEV059T - 自主AI引导MeJA综合虫害控制

全球虫害每年造成超过2200亿美元的农作物损失，约70万人死亡。传统农药不仅危害人类健康和环境，还会产生巨大的人工成本。我们的项目将环境友好的害虫防治化合物茉莉酸甲酯与自动化车辆相结合，实现精准的害虫防治。\n\n项目的第一阶段是测试MeJA的有效性。在十天的时间里，我们收集了两种类型的正面和负面数据，即叶片受损面积、昆虫数量、植物高度和土壤pH值。我们通过两阶段生成对抗网络精确测量叶面积损失来量化虫害损失。所有数据均使用高斯过程回归和加权评分进行分析，以确定实现作物最大产量的最佳MeJA浓度。\n\n项目的第二阶段是制造一辆用于MeJA配送的自动驾驶车辆。该车辆首先在不喷洒农药的情况下穿越田地，扫描车道并为其分配虫害损失评分。然后，它会使用 A-star 算法计算出一条优化路径，该路径可最大程度缩短行驶距离并避开障碍物，同时优先处理受损严重的区域。该车辆拥有双向视野，并能够调整高度。一旦检测到害虫，就会将茉莉酸甲酯精准喷洒到受影响的位置。车辆会进行自我训练，通过保存置信度较低的检测图像，随着时间的推移不断提高其害虫识别能力，并根据作物中害虫损害的增减情况调整喷洒浓度。\n\n通过将茉莉酸甲酯与自动驾驶车辆相结合，我们的项目提供了一种有望彻底改变未来农业的战略，同时显著减少人员伤害和劳动力成本。

ENEV060T - 过滤器真棒！人人共享洁净水

在世界各地的许多社区，获取净化水都是一项挑战。全球有22亿人无法获得饮用水。在巴西，超过3300万人面临这一问题。受污染的水会导致疾病和粮食短缺。此外，巴西70%的水用于农业。然而，现有的水处理方法可能在技术上有限，或对低收入社区来说成本高昂。本项目旨在开发一种与过滤系统相关的新型多孔聚合物，以减少水中的污染，并将净化水用于农业种植和日常用途。基于析因设计，以辣木（M. oleifera）为基质，用于膜的生物合成。这些膜与以下过滤器连接：a) 3D打印的；b) 由回收材料（PVC）制成的；用于去除植物油、亚甲蓝染料、颜色、浊度和微生物参数（总大肠菌群和大肠杆菌）。该过滤器的流量为24升/小时，膜的成本为0.04美元，对所有分析的污染物的平均去除效率为98%。将处理后的水用于豆类作物，与对照样品相比，豆类作物的发芽率更高，植株也更高（p<0.05）。此外，污染物可以回收并处理：膜+染料复合材料能够对新的织物样品进行染色。在使用寿命结束后，膜被转化为活性炭，并与过滤器连接以净化水质。该项目具有社会、环境和经济效益，可应用于各种面临清洁水资源短缺的社区。

ENEV064 - 水合物海水淡化中的低GWP制冷剂

水合物脱盐 (HBD) 的运行温度和压力低于传统方法，从而降低了能耗。HBD 的效率取决于制冷剂的选择，这会影响水合物形成动力学和系统可行性。虽然丙烷被广泛使用，但其高易燃性存在安全风险。本研究旨在通过测试水合物形成的温度和压力来确定 R-1234yf 和 R-1234ze 的水合物形成效率。实验使用高压搅拌自动滞后时间仪 (HPS-ALTA) 研究不同溶液组合中的水合物形成条件。这些溶液组合包括去离子水、1 wt.% NaCl 海水溶液以及水合物促进剂十二烷基硫酸钠 (SDS)。在相似条件下测试了传统制冷剂 R-134a 和 R-410A，以便进行直接比较。分析了每种制冷剂在 24 个循环内的压力-时间和温度-时间图，其中压力下降决定了水合物的形成。结果表明，R-1234ze 的水合物形成温度为 11.5°C，压力为 4.51 Pa，优于所有测试制冷剂。R-1234yf 的水合物形成温度为 8.69°C，压力为 4.56 Pa，效率较低。R-134a 和 R-410A 需要更高的压力（4.5-11.28 Pa），导致能效较低。SDS 的存在显著增强了水合物的形成，使所有制冷剂的压力降低了 50% 以上，而 CTAB 对改善水合物形成条件有中等程度的影响。这表明 R-1234ze 是传统制冷剂的可行替代品。该研究为优化 HBD 系统、推进可持续海水淡化技术以及提高能源效率、安全性和环境影响提供了重要基准。

ENEV065 - 下一代直接空气捕获技术用于二氧化碳利用

化石燃料燃烧会释放大量的二氧化碳，每年导致超过800万人过早死亡，超过吸烟造成的死亡人数，同时加剧了呼吸系统疾病、心脏病和气候相关灾害。虽然直接空气捕获 (DAC) 有望减轻这些影响，但目前大多数系统仍然成本高昂、效率低下且耗能。本研究旨在开发和评估两种先进的多孔有机聚合物 (POP) 平台：一个用于高效二氧化碳捕获，另一个用于将二氧化碳电化学转化为甲酸（一种重要的氢载体）。第一个系统采用苯基聚合物，该聚合物经过胺基后合成改性，以增强直接空气捕获性能。这种改性使二氧化碳吸收量提高了153%，同时保持了899平方米/克的高表面积和优异的热稳定性，最终使DAC效率翻倍，并提高了实际应用的可扩展性。为了在此突破的基础上进一步利用捕获的二氧化碳，我们开发了一种基于卟啉的POP，并将其与铟、铋和锡催化剂进行金属化。该优化系统在液流电池中表现出了73%的卓越法拉第效率，在H-电池中表现出65%的卓越法拉第效率，同时起始电位低至0.6 V，从而显著降低了能源需求，并将成本降低了70-90%。通过将高效的二氧化碳捕获、转化和甲酸储存集成到一个系统中，这项工作为循环碳经济开辟了一条切实可行且可扩展的道路，将二氧化碳重新定义为清洁能源和工业可持续发展的宝贵资源，而非废弃物。

ENEV066 - 用于低温碳捕获的新型接触液

随着二氧化碳 (CO₂) 排放量的增加加速了气候变化，碳捕集技术已变得至关重要。低温碳捕集 (CCC) 利用低温将二氧化碳从含有硫氧化物 (SO₂)、氮氧化物 (NO₂)、氮气和其他成分的气流中分离出来。然而，传统接触液异戊烷的挥发性阻碍了 CCC 的可扩展性，从而影响了其稳定性。本研究旨在通过开发新型接触液混合物来提高 CCC 的效率、稳定性和环境影响。\n\n将乙醇、乙酸乙酯和异戊烷按 4:1 和 4:2 的比例配制，并使用傅里叶变换红外光谱、气相色谱和差示扫描量热法进行表征，以评估挥发性、热稳定性和相变特性。使用 10:90 的二氧化碳/氮气气流测试了二氧化碳捕集效率，并使用德图气体分析仪进行测量。通过改变温度和二氧化碳浓度来确定最佳性能条件。使用CCC拖车进行了中试，以评估能耗、制冷剂损失和压力稳定性。\n\nFTIR、GC和DSC分析证实，新型共混物挥发性降低，热稳定性增强，使其适用于低温条件。4:1的乙酸乙酯-异戊烷共混物实现了100%的二氧化碳捕获效率，超过了异戊烷的85%。在不同的二氧化碳浓度下，在-95°C下仍能保持稳定性。中试结果表明，与异戊烷相比，CCC的能耗降低了13.84%，制冷剂损失降低了35.76%，压力波动降低了52%。\n\n这些结果表明CCC能够有效消除点源二氧化碳，凸显了其在负碳排放和全球工业应用方面的潜力。

ENEV075 - 自主科学：最佳路径规划

\n自主科学：最优路径规划通过分析洋流等环境因素来确定时间最优的海洋航线，从而优化海上航行。鉴于海洋的浩瀚和变量的多样性，我假设这是不可行的。使用汉密尔顿-雅可比-贝尔曼 (HJB) 偏微分方程，计算可达集和前沿，以找出船舶在特定海洋条件下可以航行的最远点。我们在里斯本、丰沙尔和蓬塔德尔加达之间进行了模拟，以探索船速、方向和洋流如何影响效率。结果表明，较高的洋流强度有助于推进，而高涡度区域则不利于航行。更快的速度可以减少航行时间，但会增加能耗，而较低的速度可以利用有利的洋流来提高燃油效率。这项研究表明，利用实时数据进行自适应路径规划对于提高航行效率和安全性的重要性。然而，虽然我在葡萄牙进行这项研究，但作为一名太平洋岛民，我的目标是将这些知识应用到我的家乡美属萨摩亚岛。为了应对南太平洋数据匮乏的问题，我利用回收材料建造了一台水下遥控潜水器 (ROV)，用于收集海洋数据。这台 ROV 的设计初衷是测量水质、温度和盐度，它提供的信息我计划将其整合到路径规划算法中。这个研究项目有望彻底改变海上航行，提供更高效的航线，赋能当地社区，并推动海洋科学领域的发展。

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