ผลิตพลังงานไฮโดรเจนจากกระป๋อง น้ำทะเล และกาแฟ อาจฟังเป็นเรื่องตลก แต่มันคือเรื่องจริง เพราะทีมวิจัยจาก MIT รายงานการวิจัยออกมาแล้วว่าเป็นไปด้ ซึ่งนับว่าเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้านพลังงานที่ยั่งยืน
หลักวิทยาศาสตร์เบื้องหลังการผลิตพลังงานไฮโดรเจน
ทีมวิจัยจากสถาบัน MIT ค้นพบว่าอะลูมิเนียมบริสุทธิ์เมื่อผสมกับน้ำทะเลจะทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ปลดปล่อยก๊าซไฮโดรเจนออกมา ซึ่งก๊าซไฮโดรเจนนี้มีคุณสมบัติในการเผาไหม้อย่างหมดจด สามารถนำไปใช้เป็นพลังงานได้ ซึ่งจะช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้
งานวิจัยนี้ถูกตีพิมพ์ใน Cell Reports Physical Science โดยปฏิกิริยาข้างต้นเกิดขึ้นอย่างช้าๆ แต่ทีมวิจัยก็ได้เปิดเผยว่าสามารถเร่งปฏิกิริยาให้เร็วขึ้นได้ด้วยการเติมคาเฟอีนลงไป ซึ่งคาเฟอีนที่มีอยู่ในกาแฟนี้สามารถเร่งกระบวนการให้เร็วขึ้นเป็นอย่างมาก
การค้นพบที่สำคัญ และวิธีการดำเนินการ
การศึกษาดังกล่าวพบว่าเม็ดอะลูมิเนียมที่เตรียมเอาไว้จะปล่อยก๊าซไฮโดรเจนออกมาเมื่อจุ่มลงในน้ำทะเลที่ผ่านการกรองแล้ว ขั้นตอนการเตรียมเม็ดอะลูมิเนียมคือการใช้โลหะผสมหายากในการทำความสะอาดอะลูมิเนียม และทำให้อะลูมิเนียมมีปฏิกิริยากับน้ำทะเลได้ดี จากนั้นไอออนของเกลือในน้ำทะเลจะแยกโลหะผสมนั้นออกมา ทำให้สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้
“น้ำทะเลเป็นสารละลายไอออนิกที่มีราคาถูกมากและหาได้ง่าย” Aly Kombargi นักศึกษาปริญญาเอกจากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ผู้เขียนหลักของงานวิจัยชิ้นนี้กล่าว “ผมไปที่หาดรีเวียร์กับเพื่อนและหยิบขวดของเราขึ้นมาแล้วเติมลงไป หลังจากกรองสาหร่ายและทรายออกแล้ว เราก็เติมอะลูมิเนียมลงไป และก็ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอเหมือนเดิม”
นักวิจัยสังเกตว่า แม้ว่าอะลูมิเนียมจะผลิตไฮโดรเจนเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำเกลือ แต่กระบวนการนี้ค่อนข้างช้า พวกเขาได้เติมกากกาแฟลงไปในส่วนผสมโดยไม่ได้ตั้งใจ และพบว่าปฏิกิริยามีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างมาก การศึกษาเพิ่มเติมระบุว่า อิมิดาโซล (Imidazole) เป็นสารประกอบอินทรีย์ชนิดหนึ่งเป็นส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ในคาเฟอีนทำให้ปฏิกิริยาเร็วขึ้น “เรามีทุกอย่างที่ต้องการแล้ว ไม่ว่าจะเป็นการสกัดแกเลียม อินเดียม (Gallium indium) กลับคืนมา รวมถึงปฏิกิริยาที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ” Aly Kombargi กล่าว
การประยุกต์ใช้งานและความก้าวหน้าในอนาคต
ปัจจุบันวิศวกรของ MIT กำลังพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็กสำหรับใช้งานบนเรือเดินทะเลหรือยานพาหนะใต้น้ำ เครื่องปฏิกรณ์นี้ประกอบด้วยเม็ดอลูมิเนียม โลหะผสมแกลเลียมอินเดียม (Gallium indium) จำนวนเล็กน้อย และคาเฟอีน น้ำทะเลจะถูกส่งมาผ่านเครื่องปฏิกรณ์ที่สามารถผลิตไฮโดรเจนเพื่อใช้เป็นพลังงานให้กับเครื่องยนต์บนเรือได้
“สิ่งนี้มีความน่าสนใจมากสำหรับการใช้งานทางทะเล เช่น เรือหรือยานพาหนะใต้น้ำ เพราะคุณไม่จำเป็นต้องพกน้ำทะเลติดตัวไปด้วย เพราะมีให้ใช้อยู่แล้ว” Aly Kombargi กล่าว “นอกจากนี้ เราไม่จำเป็นต้องพกถังไฮโดรเจนไปด้วย แทนที่จะทำเช่นนั้น เราจะขนอลูมิเนียมเป็น ‘เชื้อเพลิง’ และเติมน้ำลงไปเพื่อผลิตไฮโดรเจนที่เราต้องการ”
ผู้ร่วมของการศึกษานี้ ได้แก่ Enoch Ellis นักศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมเคมี Peter Godart, PhD ผู้พัฒนาบริษัทที่รีไซเคิลอลูมิเนียมเป็นแหล่งเชื้อเพลิงไฮโดรเจน และ Douglas Hart ศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมเครื่องกลของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ความพยายามร่วมกันของพวกเขามุ่งเป้าไปที่การผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในลักษณะที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืน
การใช้งานพลังงานไฮโดรเจน
พลังงานไฮโดรเจนไม่ได้ไกลตัวอย่างที่คิด แต่ได้มีการใช้จริงแล้วในรถยนต์ และใช้กันมานานแล้วในจรวด
พลังงานไฮโดรเจนในรถยนต์
โปรเจกต์รถยนต์ไฮโดรเจนหรือ FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) ของ Toyota ที่ได้เปิดตัวรถยนต์รุ่นมิไร (Mirai) รถยนต์ไฮโดรเจนคันแรกของแบรนด์ และรถยนต์รุ่นนี้ก็มีขับในเมืองไทยที่อำเภอบางละมุง จังหวัดชลบุรี
พลังงานไฮโดรเจนในจรวด
หรือในอีกกรณีหนึ่งไฮโดรเจนเหลว (Liquid Hydrogen, LH2) ก็ถูกใช้เป็นพลังงานของจรวดเพื่อขึ้นสู่อวกาศ เพราะมีคุณสมบัติที่เหมาะสม เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและให้พลังงานสูงเมื่อเผาไหม้ร่วมกับออกซิเจนเหลว (Liquid Oxygen, LOX) การเผาไหม้ของไฮโดรเจนและออกซิเจนจะผลิตน้ำ (H2O) เป็นผลพลอยได้ ซึ่งเป็นการปล่อยมลพิษที่ต่ำมาก ทำให้ไฮโดรเจนเหลวเป็นทางเลือกที่สะอาดสำหรับการขับเคลื่อนยานอวกาศ
การจัดการที่ยากลำบาก
ปัญหาสำคัญประการหนึ่งในการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงคือความเสี่ยงในการขนส่ง เพราะก๊าซติดไฟได้ง่ายมาก ทีมของ Hart ได้แก้ปัญหานี้โดยเน้นที่อลูมิเนียม ซึ่งเป็นวัสดุที่เสถียรและมีมากมาย
อย่างไรก็ตาม ปัญหาต่อมาก็คือเมื่ออลูมิเนียมสัมผัสกับอากาศ อลูมิเนียมจะสร้างชั้นออกไซด์ซึ่งป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาอื่น นักวิทยาศาสตร์เอาชนะปัญหานี้โดยการปรับสภาพอลูมิเนียมด้วยโลหะผสมแกลเลียมอินเดียมล่วงหน้า ซึ่งจะขจัดชั้นออกไซด์และทำให้สามารถผลิตไฮโดรเจนได้อย่างต่อเนื่อง พวกเขาค้นพบว่าสามารถนำโลหะผสมดังกล่าวกลับมาใช้ซ้ำได้ ทำให้วิธีนี้ทั้งคุ้มทุนและยั่งยืน
การขยายขนาดการผลิต
ขั้นตอนต่อไปของทีม MIT ได้แก่ การทดสอบเครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรเจนในสภาวะทางทะเลและใต้น้ำ พวกเขาประเมินว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่มีเม็ดอะลูมิเนียมประมาณ 40 ปอนด์ (ประมาณ 18 กิโลกรัม) อาจสามารถให้พลังงานแก่เครื่องร่อนใต้น้ำขนาดเล็กได้ประมาณ 30 วันโดยการผลิตไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องจากน้ำทะเลโดยรอบ
“เรากำลังแสดงวิธีใหม่ในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจน โดยไม่ต้องพกพาไฮโดรเจนแต่ใช้อะลูมิเนียมเป็นเชื้อเพลิง’” Kombargi เขียน ทีมยังมองหาการประยุกต์ใช้กับรถบรรทุก รถไฟ และอาจรวมถึงเครื่องบินด้วย การพัฒนาในอนาคตอาจเกี่ยวข้องกับการดูดซับน้ำจากความชื้นในอากาศโดยรอบเพื่อสร้างไฮโดรเจน ซึ่งจะเพิ่มประโยชน์ใช้สอยของระบบ
เทคโนโลยีล้ำสมัยนี้ไม่เพียงแต่ให้วิธีแก้ปัญหาในระยะยาวสำหรับการผลิตไฮโดรเจนเท่านั้น แต่ยังปูทางไปสู่การประยุกต์ใช้พลังงานสะอาดรูปแบบใหม่ด้วย ซึ่งจะช่วยสร้างอนาคตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
อ้างอิง optimistdaily.com cover iT24Hrs
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
ผลิตพลังงานไฮโดรเจนจากกระป๋อง น้ำทะเล และกาแฟ เป็นไปได้ยังไง?
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิป เทคนิคดีๆ กันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
