อุปกรณ์ใหม่ผลิตทั้งไฟฟ้าและเชื้อเพลิงไฮโดรเจนแบบทูอินวันด้วยแสงอาทิตย์

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส หรือ UCLA ได้ออกแบบอุปกรณ์ที่สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการผลิตและเก็บไฟฟ้าสำหรับใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ขณะเดียวกันยังสามารถผลิตไฮโดรเจนที่เป็นเชื้อเพลิงสะอาดสำหรับรถยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง ทำให้อนาคตของรถยนต์พลังไฮโดรเจนใกล้เป็นจริงมากยิ่งขึ้น

ปัจจุบันรถที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเติบโตอย่างเชื่องช้า ทั้งๆที่มันเป็นเชื้อเพลิงสะอาดและมีแหล่งวัตถุดิบ (น้ำ) มากมายมหาศาล ทั้งนี้เป็นเพราะยังไม่มีกระบวนการผลิตและการเก็บไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพและมีราคาถูก เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในปัจจุบันส่วนใหญ่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งทำให้มีราคาแพงและยังปล่อยมลพิษสู่บรรยากาศมาก

อุปกรณ์ใหม่ของนักวิจัยที่ UCLA เป็นการนำเอาตัวเก็บประจุยิ่งยวด (Supercapacitors) มารวมกับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน และทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ โดยทั่วไปอุปกรณ์พวกนี้จะมีขั้วไฟฟ้า 2 ขั้วคือขั้วบวกและขั้วลบ แต่อุปกรณ์ใหม่นี้ขั้วไฟฟ้า 3 ขั้ว ขั้วที่สามจะเป็นตัวเก็บพลังงานไฟฟ้า หรือใช้มันเป็นตัวแยกน้ำให้เป็นก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนตามกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis)

เพื่อทำให้ขั้วไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ ทีมวิจัยได้เพิ่มพื้นที่ผิวของขั้วไฟฟ้าที่สัมผัสกับน้ำให้มากที่สุดโดยทำไปถึงระดับนาโน ซึ่งทำให้เพิ่มจำนวนไฮโดรเจนที่ผลิตได้และเพิ่มความสามารถในการเก็บไฟฟ้าของตัวเก็บประจุยิ่งยวดอีกด้วย

“ผู้คนต้องการเชื้อเพลิงไปขับเคลื่อนยานพาหนะและต้องการไฟฟ้าไปใช้กับอุปกรณ์ต่างๆ” Richard Kaner นักวิจัยอาวุโสกล่าว “ตอนนี้คุณสามารถผลิตทั้งเชื้อเพลิงและไฟฟ้าด้วยอุปกรณ์เพียงตัวเดียว”

ตัวไฮโดรเจนเองเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาด แต่การผลิตมันในเชิงพาณิชย์ยังทำไม่ได้ การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติไม่เพียงแต่ปล่อยคาร์บอนออกมาจำนวนมาก ยังมีราคาแพงอีกด้วย การใช้พลังงานหมุนเวียนแบบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถช่วยแก้ปัญหาทั้งสองอย่างในคราวเดียว

นอกจากนี้ทีมวิจัยที่ UCLA ยังใช้วัสดุเป็นนิเกิล เหล็ก และโคบอลต์ ซึ่งมีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์และมีราคาถูกกว่าแพลตินัมและวัสดุราคาแพงอื่นที่ใช้ในการผลิตไฮโดรเจนกันในปัจจุบัน

“ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงที่ยอดเยี่ยมสำหรับยานยนต์ มันเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดที่สุด มันจะมีราคาถูก และมันไม่ปล่อยมลพิษใดๆออกมาเลยนอกจากน้ำเท่านั้น” says Kaner “และนี่อาจจะทำให้รถยนต์พลังไฮโดรเจนมีราคาลดลงอย่างมาก”

อุปกรณ์ใหม่นี้ยังสามารถช่วยแก้ปัญหาโครงสร้างพื้นฐานได้ด้วย รถยนต์ไฮโดรเจนคงไม่สามารถเริ่มต้นได้อย่างจริงจังจนกว่าผู้ใช้จะสามารถหาที่เติมมันได้อย่างสะดวก และความก้าวหน้าในเรื่องนี้จะช่วยในส่วนได้มากทีเดียว นอกจากนี้ผู้ใช้อุปกรณ์ใหม่ของ UCLA ยังสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ได้ในทุกที่เพื่อผลิตเชื้อเพลิงของพวกเขาเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะสะดวกมากสำหรับผู้ที่อยู่ในชนบทหรือพื้นที่ห่างไกล

อีกอย่างหนึ่งตัวเก็บประจุยิ่งยวดที่เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ยังสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานอาทิตย์เก็บไว้ในรูปไฮโดรเจน ซึ่งจะช่วยสนับสนุนในเรื่องพลังงานสำรองของระบบไฟฟ้าได้ แม้ตอนนี้อุปกรณ์จะมีขนาดเล็กกว่าสมาร์ทโฟน แต่นักวิจัยบอกว่ามันสามารถเพิ่มขนาดได้อย่างง่ายดายเพื่อการประยุกต์ใช้งานในลักษณะนั้น

 

ข้อมูลและภาพจาก newatlas, ucla.edu