เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงใหม่ ก้าวสำคัญสู่การบินด้วยไฟฟ้า
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงใหม่ ก้าวสำคัญสู่การบินด้วยไฟฟ้า
นักวิจัยจาก MIT ได้พัฒนา เซลล์เชื้อเพลิง ชนิดใหม่ที่สามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 3 เท่าต่อน้ำหนักที่เท่ากัน ซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้เครื่องบิน รถบรรทุก และเรือสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้จริง
ทำไมเทคโนโลยีนี้จึงสำคัญ?
ปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มีข้อจำกัดเรื่องปริมาณพลังงานที่เก็บได้เมื่อเทียบกับน้ำหนัก ทำให้เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาการขนส่งด้วยไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ เครื่องบิน ที่ต้องการพลังงานสูงแต่มีน้ำหนักเบา นักวิจัยจึงหันมาใช้แนวคิดของ เซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งคล้ายแบตเตอรี่แต่สามารถ เติมเชื้อเพลิงได้อย่างรวดเร็ว แทนการชาร์จซ้ำ
หลักการทำงาน
เซลล์เชื้อเพลิงใหม่นี้ใช้ โซเดียมโลหะเหลว ซึ่งเป็นวัสดุราคาถูกและหาได้ง่าย เป็นเชื้อเพลิง ส่วนอีกด้านหนึ่งคือ อากาศธรรมดา ที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งออกซิเจน เมื่อโซเดียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน จะเกิดการสร้าง ไฟฟ้า ขึ้น โดยมีวัสดุเซรามิกแข็งทำหน้าที่เป็นตัวกลาง
ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า
จากการทดลองพบว่าเซลล์เชื้อเพลิงนี้สามารถให้พลังงานได้เกือบ 1,700 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าถึง 3 เท่า หากนำไปใช้ในระบบเต็มรูปแบบ คาดว่าจะให้พลังงานได้มากกว่า 1,000 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ซึ่งเป็นเกณฑ์ขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการบินด้วยไฟฟ้าในระยะทางใกล้ (เช่น การบินในภูมิภาค) ที่กินสัดส่วนถึง 80% ของเที่ยวบินภายในประเทศและ 30% ของการปล่อยมลพิษจากการบิน
จุดเด่นอื่นๆ ของเทคโนโลยีนี้
น้ำหนักเบา ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูง ทำให้มีน้ำหนักเบา เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการน้ำหนักเบา เช่น เครื่องบินต้นทุนต่ำโซเดียมมีราคาไม่แพงและหาได้ง่ายกว่าลิเธียมเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมปฏิกิริยาคือโซเดียมออกไซด์ ซึ่งจะรวมตัวกับความชื้นในอากาศกลายเป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์ และดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้ ไม่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นอันตรายออกมาปลอดภัยกว่าจากด้านหนึ่งของเซลล์เป็นอากาศ ทำให้ไม่มีสารตั้งต้นที่มีความเข้มข้นสูงสองชนิดอยู่ติดกัน ลดความเสี่ยงของการเกิดปฏิกิริยารุนแรงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่บางชนิด
ความท้าทายและการพัฒนาต่อไป
แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะยังอยู่ในขั้นต้นแบบขนาดเล็ก แต่ทีมนักวิจัยเชื่อว่าสามารถขยายขนาดเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ไม่ยาก และได้จัดตั้งบริษัท Propel Aero เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไป เป้าหมายแรกคือการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงขนาดเท่าอิฐที่ให้พลังงานได้ประมาณ 1,000 วัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเพียงพอสำหรับโดรนขนาดใหญ่ และคาดว่าจะสาธิตให้เห็นผลได้ภายในปีหน้า
นักวิจัยยังค้นพบว่า ความชื้นในอากาศ มีบทบาทสำคัญในการทำให้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ เนื่องจากช่วยให้ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นอยู่ในรูปของเหลว ทำให้ง่ายต่อการกำจัดออกจากระบบ
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงโซเดียม-อากาศนี้เป็นการผสมผสานความรู้จากหลากหลายสาขา ทั้งเซลล์เชื้อเพลิง แบตเตอรี่อุณหภูมิสูง และแบตเตอรี่โซเดียม-อากาศ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมาก
#dinan dam
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงใหม่ ก้าวสำคัญสู่การบินด้วยไฟฟ้า
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงใหม่ ก้าวสำคัญสู่การบินด้วยไฟฟ้า
นักวิจัยจาก MIT ได้พัฒนา เซลล์เชื้อเพลิง ชนิดใหม่ที่สามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 3 เท่าต่อน้ำหนักที่เท่ากัน ซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้เครื่องบิน รถบรรทุก และเรือสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้จริง
ทำไมเทคโนโลยีนี้จึงสำคัญ?
ปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มีข้อจำกัดเรื่องปริมาณพลังงานที่เก็บได้เมื่อเทียบกับน้ำหนัก ทำให้เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาการขนส่งด้วยไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ เครื่องบิน ที่ต้องการพลังงานสูงแต่มีน้ำหนักเบา นักวิจัยจึงหันมาใช้แนวคิดของ เซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งคล้ายแบตเตอรี่แต่สามารถ เติมเชื้อเพลิงได้อย่างรวดเร็ว แทนการชาร์จซ้ำ
หลักการทำงาน
เซลล์เชื้อเพลิงใหม่นี้ใช้ โซเดียมโลหะเหลว ซึ่งเป็นวัสดุราคาถูกและหาได้ง่าย เป็นเชื้อเพลิง ส่วนอีกด้านหนึ่งคือ อากาศธรรมดา ที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งออกซิเจน เมื่อโซเดียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน จะเกิดการสร้าง ไฟฟ้า ขึ้น โดยมีวัสดุเซรามิกแข็งทำหน้าที่เป็นตัวกลาง
ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า
จากการทดลองพบว่าเซลล์เชื้อเพลิงนี้สามารถให้พลังงานได้เกือบ 1,700 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าถึง 3 เท่า หากนำไปใช้ในระบบเต็มรูปแบบ คาดว่าจะให้พลังงานได้มากกว่า 1,000 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ซึ่งเป็นเกณฑ์ขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการบินด้วยไฟฟ้าในระยะทางใกล้ (เช่น การบินในภูมิภาค) ที่กินสัดส่วนถึง 80% ของเที่ยวบินภายในประเทศและ 30% ของการปล่อยมลพิษจากการบิน
จุดเด่นอื่นๆ ของเทคโนโลยีนี้
น้ำหนักเบา ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูง ทำให้มีน้ำหนักเบา เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการน้ำหนักเบา เช่น เครื่องบินต้นทุนต่ำโซเดียมมีราคาไม่แพงและหาได้ง่ายกว่าลิเธียมเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมปฏิกิริยาคือโซเดียมออกไซด์ ซึ่งจะรวมตัวกับความชื้นในอากาศกลายเป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์ และดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้ ไม่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นอันตรายออกมาปลอดภัยกว่าจากด้านหนึ่งของเซลล์เป็นอากาศ ทำให้ไม่มีสารตั้งต้นที่มีความเข้มข้นสูงสองชนิดอยู่ติดกัน ลดความเสี่ยงของการเกิดปฏิกิริยารุนแรงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่บางชนิด
ความท้าทายและการพัฒนาต่อไป
แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะยังอยู่ในขั้นต้นแบบขนาดเล็ก แต่ทีมนักวิจัยเชื่อว่าสามารถขยายขนาดเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ไม่ยาก และได้จัดตั้งบริษัท Propel Aero เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไป เป้าหมายแรกคือการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงขนาดเท่าอิฐที่ให้พลังงานได้ประมาณ 1,000 วัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเพียงพอสำหรับโดรนขนาดใหญ่ และคาดว่าจะสาธิตให้เห็นผลได้ภายในปีหน้า
นักวิจัยยังค้นพบว่า ความชื้นในอากาศ มีบทบาทสำคัญในการทำให้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ เนื่องจากช่วยให้ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นอยู่ในรูปของเหลว ทำให้ง่ายต่อการกำจัดออกจากระบบ
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงโซเดียม-อากาศนี้เป็นการผสมผสานความรู้จากหลากหลายสาขา ทั้งเซลล์เชื้อเพลิง แบตเตอรี่อุณหภูมิสูง และแบตเตอรี่โซเดียม-อากาศ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมาก
#dinan dam