แบตเตอรี่แห่งอนาคตถูกพัฒนาให้ก้าวหน้าไปอีกขั้นด้วยสารจาก “เปลือกกุ้ง”

ในปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนกำลังได้รับความนิยมถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์แทบทุกชนิด แต่ถ้าพูดถึงเรื่องพลังงานหมุนเวียนนักวิทยาศาสตร์กำลังสนใจพัฒนาแบตเตอรี่แบบใหม่ที่เรียกว่า Vanadium Redox Flow Battery ซึ่งจะมีบทบาทอย่างสูงในอนาคตอันใกล้ ทีมวิจัยที่ MIT ได้พัฒนาส่วนประกอบของขั้วไฟฟ้า (Electrode) สำหรับแบตเตอรี่แบบใหม่นี้ให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าเดิมโดยใช้สารที่ได้จาก “เปลือกกุ้ง” ที่เป็นขยะอาหาร

พลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างเช่นพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมได้กลายเป็นแหล่งพลังงานสำคัญของโลกในปัจจุบันไปแล้ว แต่จุดอ่อนอย่างหนึ่งของแหล่งพลังงานเหล่านี้คือไม่สามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่องสม่ำเสมอ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องมีอุปกรณ์เก็บพลังงานที่ผลิตได้เพื่อเอาไว้ใช้ในช่วงที่ไม่สามารถผลิตได้ สำหรับในกรณีนี้อุปกรณ์ที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพดีที่สุดคือ Vanadium Redox Flow Battery

Vanadium Redox Flow Battery (VRFB) เป็นแบตเตอรี่ชนิดชาร์จใหม่ได้ที่ใช้วาเนเดียมไอออนเพื่อเก็บพลังงาน ประกอบด้วยถังบรรจุสารละลายอิเล็คโทรไลท์ 2 ถังแยกจากกันด้วยเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนตามรูปข้างล่าง จุดเด่นของแบตเตอรี่ชนิดนี้คือมีความทนทานไม่เสื่อมสภาพโดยง่าย ที่สำคัญสามารถเพิ่มความจุของพลังงานได้แทบไม่จำกัดด้วยการเพิ่มขนาดของถังเก็บสารละลาย จึงมีความเหมาะสมอย่างยิ่งในการใช้เก็บพลังงานที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม

redox-flow-battery-2

ทีมวิจัยที่ MIT ซึ่งประกอบด้วยนักวิจัยชาวสเปน 3 คนได้พัฒนาขั้วไฟฟ้าสำหรับ VRFB โดยใช้สารไคติน (chitin) ที่ได้จากเปลือกกุ้ง จากผลการทดสอบพบว่าความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดเพิ่มสูงขึ้นอย่างน่าพอใจ ที่สำคัญเป็นการนำสารจากขยะอาหารที่กำลังสร้างปัญหาให้กับสิ่งแวดล้อมโลกมาใช้ถือว่าได้ประโยชน์ทั้งสองทางคือได้ขั้วไฟฟ้าสำหรับ VRFB ที่มีประสิทธิภาพสูงในราคาต่ำและได้กำจัดขยะไปพร้อมกัน

ความพิเศษของไคตินคือนอกเหนือจากมีคาร์บอนแล้วมันยังประกอบด้วยไนโตรเจนซึ่งมีส่วนช่วยทำให้ประสิทธิภาพของขั้วไฟฟ้าสูงขึ้น ทีมวิจัยได้แสดงให้เห็นประโยชน์ของไนโตรเจนในโครงสร้างทางเคมีของขั้วไฟฟ้าในการช่วยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างไอออนวานาเดียมซึ่งทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของขั้วไฟฟ้าดีขึ้น

“ประโยชน์ของขั้วไฟฟ้าของ VRFB ที่ผลิตจากสารไคตินไม่เพียงแต่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเท่านั้น แต่มันยังมีต้นทุนต่ำ อีกทั้งมีความยั่งยืนเพราะเป็นการนำขยะอาหารกลับมาใช้งาน” Francisco Martin-Martinez หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “ขั้วไฟฟ้าจากขยะเปลือกกุ้งนี้สามารถนำไปใช้กับตัวเก็บประจุยิ่งยวด, อุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีที่ให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงมาก และแม้กระทั่งกระบวนการผลิตน้ำจึดจากน้ำทะเล ถึงแม้ว่าเราจะมุ่งเน้นไปที่แบตเตอรี่ชนิด VRFB ก็ตาม”

 

ข้อมูลและภาพจาก agenciasinc.es, newatlas

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *