นักวิจัยออสซี่ทำได้แล้ว ! แปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นไฟฟ้า

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ ประเทศออสเตรเลีย ได้สร้างเทคโนโลยีสุดล้ำ เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้านาโนโดยการดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) มาผลิตพลังงานไฟฟ้า นับเป็นการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในขณะเดียวกันก็สร้างไฟฟ้าเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ได้ด้วย เป็นอีกหนึ่งความก้าวหน้าสุดล้ำในการสร้างเทคโนโลยีเพื่อแก้ไขปัญหาสภาพภูมิอากาศ

ทีมวิจัยได้พัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบคอมโพสิตนาโนชีท-อะกาโรสไฮโดรเจล (Nanosheet-Agarose Hydrogel (NaH) Composite-Based Generator) ที่จะดูดเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้ามา ภายในเครื่องจะมีช่องที่พัฒนาพิเศษขึ้นมา ซึ่งช่องนี้จะแยกไอออนเพื่อดึงเอาพลังงานโดยตรงจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้านาโนจะประกอบด้วย 2 ส่วน คือ 

1. โครงสร้างหลัก หรือที่เรียกว่าสเกเลตอน (Skeleton) สร้างจากโบรอนไนเตรต (สารประกอบที่ประกอบด้วยธาตุโบรอนและธาตุไนโตรเจน) ซึ่งบางมาก ๆ สเกเลตอนจะมีหน้าที่ผลิตไอออนบวกและลบ มีบทบาทสำคัญในการผลิตไฟฟ้าภายในเครื่องกำเนิดนาโน 

2. อีกส่วนนั้นประกอบมาจากเจลโพลีเอมีน ซึ่งเป็นเจลที่ขึ้นชื่อในเรื่องความสามารถในการจับโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนประกอบทั้ง 2 อย่างนี้ถูกห่อหุ้มไว้ภายในไฮโดรเจลน้ำร้อยละ 90 ซึ่งมีรูปร่างเป็นแผ่นกลมและสี่เหลี่ยมเล็ก ๆ ขนาดประมาณ 4 เซนติเมตร 

จูหยวน หวัง (Zhuyuan Wang) หนึ่งในทีมวิจัยอธิบายว่า พวกเขาได้พัฒนาวิธีที่ทำให้ไอออนบวกมีขนาดใหญ่กว่าไอออนลบ และเมื่อมีขนาดที่แตกต่างกัน มันก็จะมีความเร็วในการเคลื่อนที่แตกต่างกัน จากนั้นก็จะทำให้เกิดกระแสการแพร่กระจาย หรือก็คือการที่อนุภาคมีประจุไหลจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ซึ่งก็จะสามารถขยายเป็นกระแสไฟฟ้าได้ และนำไปจ่ายไฟให้กับหลอดไฟหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ได้ 

ในระหว่างการทดลองเมื่อสามารถบันทึกสัญญาณไฟฟ้าในกระบวนการนี้ได้ มันทำให้ทีมงานประหลาดใจมาก จูหยวน หวังกล่าวว่า “ผมตรวจสอบความถูกต้องซ้ำแล้วซ้ำเล่า ผลลัพธ์ก็คือมันยืนยันว่าถูกต้อง ดังนั้นผมจึงเริ่มฝันว่าจะเปลี่ยนแปลงโลกด้วยเทคโนโลยีนี้”

ทีมวิจัยชี้ว่า ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้สามารถจับพลังงานที่มีอยู่ในก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณร้อยละ 1 เท่านั้น แม้จะฟังดูน้อย แต่นี่นับเป็นจุดเริ่มต้นของความเป็นไปได้ และทีมวิจัยตั้งเป้าที่จะพัฒนาศักยภาพของมันให้สูงขึ้นในอนาคต

คาดว่าในอนาคต เมื่อเทคโนโลยีนี้ถูกทดสอบในห้องปฏิบัติการจนประสบความสำเร็จและนำออกมาใช้งานแล้ว มันอาจสามารถดัดแปลงเป็นเครื่องพกพา ที่สามารถดึงคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศมาชาร์จแบตเตอรี่ให้สมาร์ตโฟนหรือแล็บท็อปได้ ส่วนขนาดที่ใหญ่ขึ้น อาจสามารถบูรณาการเข้ากับกระบวนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของโรงงานอุตสาหกรรม แล้วนำไฟฟ้ามาหมุนเวียนใช้ในโรงงานได้

ที่มาข้อมูล InterestingEngineering, UQ.EDU.AU

ที่มารูปภาพ UQ News's Youtube Channel