แบตเตอรี่จัดเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ใช้ พลังงานในชีวิตประจำวันของเรา ตั้งแต่เครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพา โทรศัพท์มือถือ นาฬิกา ของเล่น กล้องภ่ายภาพ แม้กระทั่งไฟฉาย แบตเตอรี่และถ่านที่ให้พลังงานเหล่านี้เป็นสาเหตุหนึ่งของมลพิษในสิ่งแวด ล้อม มีการประมาณการว่าการบ้านหนึ่งหลังใช้แบตเตอรี่ถึง 20 หน่วยต่อปี และผลกระทบที่เกิดขึ้นแบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งานจำนวนนับแสนตันกลายเป็น ขยะอันตราย เมื่อแบตเตอรี่และถ่านเหล่านี้เสื่อมประสิทธิภาพสารเคมีโลหะหนักที่เป็น อันตรายเช่น ตะกั่ว และแคดเมี่ยม จะไหลออกมาบนปื้นเปื้อนในดิน และแหล่งน้ำใต้ดิน
นักวิจัยได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่ไม่มีสารโลหะเป็นองค์ประกอบ โดยใช้สารประกอบโพลิเมอร์ที่ชื่อว่า Polypyrrole ทด แทน แต่ประสิทธิภาพที่ได้ยังไม่ดีเพียงพอที่จะนำมาใช้ในระดับอุตสาหกรรม วิธีการหนึ่งที่จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โดยปลอดโลหะ ทำได้โดยการใช้สารโพลิเมอร์ที่มีสมบัติในการนำไฟฟ้ามาใช้เป็นอิเล็กโทรด รวมทั้งการสร้างฟิลม์บางที่เหมาะสม และมีพื้นที่ผิวจำนวนมากบนวัสดุรองรับ Maria Stomme นักวิจัยกล่าวว่า เซลลูโลสเป็นวัสดุรองรับที่ดี เนื่องจากเป็นวัสดุที่หาได้ง่ายในธรรมชาติ และเป็นวัสดุที่ถูกนำมาใช้ในระดับอุตสาหกรรม ยิ่งไปกว่านั้นเส้นใยของเซลลูโลสสามารถใช้ร่วมกับสาร Polypyrrole ทำให้สามารถเคลือบโพลิเมอร์ลงบนเส้นใยได้ดี การใช้สารประกอบแต่งระหว่างเซลลูโลส และโพลิเมอร์นำไฟฟ้านั้นมีความเป็นไปได้สูงในการนำกลับมาใช้ใหม่ มีน้ำหนักเบา และมีความทนทานสูง รวมทั้งมีต้นทุนในการผลิตที่ราคาถูก ทีมวิจัยจาก Uppsala University ได้พัฒนาสารประกอบแต่ง polypyrrole- cellulose ที่สามารถนำไฟฟ้าได้ มีความคงทน น้ำหนักเบา และมีความยืดหยุ่นสูง อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ยังต้องคำนึงถึงโครงสร้าง ระดับนาโนเมตรของพื้นที่ผิวของเซลลูโลสอีกด้วยโดยนักวิจัยได้ทำการค้นหาพืช ที่สามารถสร้างเซลลูโลสที่มีพื้นที่ผิวมากตามที่ต้องการ

ภาพสาหร่าย Cladophora

นักวิจัยค้นพบว่า Cladophora สาหร่าย สายสีเขียว ในทะเลบอลติก สามารถสร้างเซลลูโลสที่แตกต่างจากเซลลูโลสที่ได้จากพืช และฝ้ายทั่ว ๆ ไป ที่ใช้อุตสาหกรรมผลิตกระดาษ เนื่องจากเมื่อเปรียบเทียบโครงสร้างและพื้นที่ผิวแล้วเซลลูโลสธรรมดามี พื้นที่ผิว 1 ตารางเมตรต่อ 1 กรัม แต่โครงสร้างเซลลูโลสของสาหร่ายมีพื้นที่ผิวมากกว่าถึง 100 เท่า
เมื่อทำการเคลือบแผ่นเซลลูโลสจากสาหร่ายด้วย Polypyrrole ที่ มีความหนาประมาณ 50 นาโนเมตร นักวิจัยชาวสวีเดนก็สามารถผลิตแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักเบามาก และสร้างสถิติใหม่ของระยะเวลาในการประจุไฟฟ้า และความความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้า ของแบตเตอรี่ประเภทนี้เลยทีเดียว โดยแบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้เวลาในการอัดประจุเพียงแค่ 11 วินาที และมีความจุกระแสถึง 38-50 Ah/kg ซึ่งเป็นค่าสุงสุดของแบตเตอรี่กระดาษที่เคยมีการรายงานก่อนหน้านี้ ในการทดลองได้มีการใช้กระแสไฟในการประจุไฟฟ้า 600 มิลลิแอมแปร์ต่อ 1 ตารางเซนติเมตร และหลังจากการทดลองอัดประจุไฟฟ้า 100 ครั้ง พบว่าแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพลดลงเพียงแค่ 6 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

ภาพแบตเตอรี่กระดาษจากสาหร่าย ภาพทางด้านซ้ายแสดงส่วนต่าง ๆ ของแบตเตอรี่ ส่วนทางด้านขวา คือภาพของแบตเตอรี่กระดาษก่อน และหลังหุ้มด้วยแผ่นอลูมินัม

แบตเตอรี่กระดาษชนิดใหม่นี้เป็นมิตรต่อ สิ่งแวดล้อม สามารถย่อยสลายได้ มีน้ำหนักเบา มีราคาถูก สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ แผงอิเล็กทรอนิกส์ ผลิตภัณฑ์กระดาษ และสิ่งทอได้อีกด้วย ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จากสาหร่ายนี้สูงกว่าแบตเตอรี่กระดาษที่ได้มีการ วิจัยมาก่อนหน้า และยังมีข้อดีเกี่ยวกับอายุการใช้งานอีกด้วย เนื่องจากสามารถทำการอัดประจุ และคายประจุได้หลายครั้งโดยแทบจะไม่สูญเสียประสิทธิภาพในการเก็บประจุไฟฟ้า เลย

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
//www.physorg.com
//www.nanowerk.com
//www.rsc.org
//www.thai-nano.com

แหล่งที่มาของบทความ : สถาบันวิจัยและพัฒนาเพื่ออุตสาหกรรม  สภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย

ชอบกด Like & Share เป็นกำลังใจให้ด้วยน่ะจ๊ะ

Create Date : 18 สิงหาคม 2557
Last Update : 21 สิงหาคม 2557 14:07:54 น.		0 comments
Counter : 881 Pageviews.
Share Tweet