การวิจัยเทคโนโลยีพลังงานสะอาดเพื่ออนาคต

รูปที่1 Green Energy
ที่มา CC0 Public Domain

 

          ใน ปัจจุบัน พลังงานสะอาดเพื่อความยั่งยืนเป็นอีกหนึ่งทางเลือกสำหรับการลดมลพิษ และ มลภาวะ ภายในอากาศที่เกิดจากการปล่อยคาร์บอนมอนออกไซด์ ทำให้เกิดฝุ่น ก๊าซเรือนกระจก ซึ่งจะส่งผลให้โลกของเรานั้นกักเก็บความร้อนภายในทำให้เกิด ปรากฏการ์ณเรือนกระจก ซึ่งทำให้เกิดการศึกษาและวิจัยทางด้านพลังงานสะอาดขึ้นมา ไม่ว่าจะเป็น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานน้ำ เพื่อนำมาทดแทนการใช้ไฟฟ้า รวมทั้งพลังงานทางเลือกที่ได้มาศึกษาวิจัยและนำไปใช้ร่วมกับอุตสาหกรรมยานยนต์ ไม่ว่าจะเป็น นวัตกรรมยานยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แพ็คแบตเตอร์รี่ในการขับเคลื่อนยานพาหนะแทนการใช้เซลล์เชื้อเพลิงแบบน้ำมัน รถยนต์แบบไฮบริดที่ใช้พลังงานจากึ่งไฟฟ้า และ เซลล์เชื้อเพลิง รวมทั้งน้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพ จำพวก ไบโอดีเซล หรือ เอทานอล ดังที่ได้กล่ามาข้างต้นนั้นได้มีการศึกษาวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์โดยทำให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นหัวข้อนึงที่น่าสนใจ ที่เป็นการนำเอาความรู้ทางด้าน condensed matter physics หรือที่เราเรียกกันว่า ฟิสิกส์สสารเชิงควบแน่น ซึ่งเป็นศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับสสารที่ใช้ในสถานะของแข็ง ในชั้นโครงสร้างของผลึก และ แลททิช ของแต่ละอะตอม ตัวอย่างเช่น เพชร อะมอร์ฟัส มาผนวกเข้ากันกับการศึกษาทางด้านพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งล่าสุดได้มีทีมวิจัยจาก  University of Oklahoma ได้นำศาสตร์วิชาทางด้าน condensed matter physics มาทำการวิจัยและศึกษาในการเพิ่มประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์ในท้องตลาด ซึ่งจะเป็นการลดขั้นตอนและค่าใช้จ่ายในการผลิต แต่ยังมีประสิทธิภาพได้ดีขึ้นอีกด้วย 

 

          ในหลักการทำงานของโซลาร์เซลล์นั้นก็คือ เมื่อแสงอาทิตย์มาตกกระทบที่แผงโซลาร์เซลล์แล้วนั้น จะทำการเปลี่ยนจากพลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าซึ่งก่อนที่จะนำกระแสไฟฟ้าเหล่านี้ไปใช้ จะต้องแปลงจากกระแสไฟฟ้าซะก่อนจะนำไปใช้สู่ภาคครัวเรือนต่อไป  David K. Ferry นั้นได้ทำการศึกษาและพัฒนาภายในแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งก็คือ ตัวนำพาความร้อนที่อยู่ภายในแพง ซึ่งหลังจากที่ David K. Ferry ได้วิจัยและพัฒนา ตัวแผงความร้อนโซลาร์เซลล์ และทำการทดสอบปรากฏว่า ตัวแผงนำความร้อนที่เขาได้ทำการศึกษาวิจัยนั้น ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ในตัวแผงจะมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นถึง20% ซึ่งเป็นสัญญาณที่ดีของการเพิ่มประสิทธิภาพตัวแผงโซลาร์เซลล์ในท้องตลาด ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้ได้ถูกตีพิมพ์ลงในวรสาร journal Nature Energy ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ตัวแผงนำพาความร้อนนั้นเป็นส่วนสำคัญที่จะช่วยให้เพิ่มประสิทธิภาพมากขึ้นในแผงเซลล์เดี่ยวของอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ที่ซึ่งจะปฏิวัติวงการของโฟโต้โวลตาอิก และ เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ต่อไปได้ในอนาคต

 

          รวมทั้งยังมีการศึกษาวิจัยในด้านเทคโนโลยีพลังงานสะอาดที่นำไปใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งนั่นก็คือ แบตเตอร์รี่รถยนต์ไฟฟ้าซึ่งกำลังเป็นที่จับตามองและให้ความสนใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีพลังงานสะอาดนี้มากในการศึกษาวิจัยล่าสุดโดยการนำวัสดุเหลือใช้เพื่อลดต้นทุนการผลิตแต่ประสิทธิภาพในการกักเก็บพลังงานยังคงเดิม ดั่งเช่น งานวิจัยชิ้นนี้ จะเป็นการศึกษาวิจัยและพัฒนาวัสดุสำหรับทำขั้วแบตเตอร์รี่โดยใช้คลื่นไมโครเวฟเข้าช่วย ซึ่งนักวิจัยจาก Purdue University ได้นำโพลีเอทีลีนเทราฟทาเรต (PET) หรือ polyethylene terephthalate หนึ่งในที่เรารู้จักว่า พลาสติกโพลิเมอร์นั้น นำกลับมาใช้ในการศึกษาวิจัยแบตเตอร์รี่ซึ่งทางทีมวิจัยนั้นได้นำโพลิเอทีลีนเทราฟทาเรต  หรือ PET นำไปผสมร่วมกันกับ ไดโซเดียมเทราฟทาเรต และใช้คลื่นไมโครเวฟในการฉายลงไปบนวัสดุที่มีส่วนผสมของ โพลิเอทีลีนเทราฟทาเรต และ ไดโซเดียมเทราฟทาเรต เป็นเวลา120วินาที เพื่อนำไปทำขั้วแอโนดของวัสดุแบตเตอร์รี่ ผลปรากฏว่า ประสิทธิภาพในการกักเก็บประจุ และ การแปลงพลังงาน ยังคงรักษาประสิทธิภาพในการกักเก็บประจุและแปลงพลังงานเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ดีเหมือนเดิม  ซึ่งการศึกษาวิจัยนี้จะเป็นการลดต้นทุนกระบวนการผลิตของแบตเตอร์รี่ในท้องตลาด ที่ยังคงประสิทธิภาพในการกักเก็บรวมทั้งแปลงพลังงานได้เหมือนเดิม ซึ่งจากเดิมแบตเตอร์รี่ยานยนต์นั้นส่วนมากจะเป็นวัสดุที่ทำมาจาก ลิเที่ยมไอออน แต่ตอนนี้ได้มีการศึกษาวิจัยแบตเตอร์รี่ โซเดี่ยมไออนที่ได้กล่าวไปในข้างต้นเพื่อลดต้นทุนการผลิต และ นำไปทำขั้วของเซลล์ไฟฟ้าเคมี ซึ่งดั่งที่ได้กล่าวมานั้น ล้วนแต่เป็นเทคโนโลยีพลังงานสะอาดที่จะมีการวิจัยต่อยอดศึกษาไปเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานของโซลาร์เซลล์ให้ดียิ่งขึ้น ในการสรรหาวัสดุเหลือใช้มาทำอีกทั้งในส่วนเทคโนโลยียานยนต์นั่นคือ แบตเตอร์รี่นั้นจะเป็นการนำวัสดุพวกพลาสติกโพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ยากมาทำเป็นวัสดุเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์เพื่อลดต้นทุนการผลิต อีกทั้งยังทำให้ช่วยลดมลภาวะ และ มลพิษ รวมทั้งวัสดุที่ย่อยสลายได้ยากได้นำการมา รีไซเคิ้ล เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมทางด้านพลังงานสะอาดต่อไปได้

รูปที่2 วัสดุไดโซเดียมเทราฟทาเรต ที่หลังจากผสมกับโพลิเอทีลีนเทราฟทาเรต  โดยใช้คลื่นไมโครเวฟ
ที่มา Vilas Pol/Purdue University

 

บทความโดย 

นวะวัฒน์ เจริญสุข

วิศวกรรมยานยนต์
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง