แบตเตอรี่ (รักษ์โลก)
ผู้เรียบเรียง
ดวงพร อรัญญพงษ์ไพศาล
บรรณารักษ์ชำนาญการ ฝ่ายบริการ
สำนักหอสมุด มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ทุกวันนี้แบตเตอรี่เป็นส่วนหนึ่งในการดำรงชีวิตของมนุษย์ ซึ่งแบตเตอรี่ประกอบไปด้วยตะกั่ว-กรดที่ทำมาจากแผ่นธาตุ แผ่นกั้น และมีน้ำกรดกำมะถันเป็นตัวนำปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า แต่เนื่องจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีน้ำหนักมาก ราคาสูง เกิดความร้อนได้ง่าย ทำให้ผู้พัฒนาได้คิดค้นแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่มีน้ำหนักบางเบา มีระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนานมากขึ้น ดังนั้นจึงได้พัฒนาจากแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดมาเป็นแบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออนที่ทำมาจากโลหะอัลคาไลน์ มีน้ำหนักเบาที่สุดในโลก ประกอบกับธาตุลิเธียมที่เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่ให้ประจุไฟฟ้าสูง เป็นเซลล์แห้งที่ไม่มีสารประกอบที่เป็นอันตรายธรรมชาติ แบตเตอรี่ ลิเธียมไอออนจึงเป็นที่ต้องการอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และยานยนต์ไฟฟ้า จากปริมาณการใช้งานแบตเตอรี่ที่มีจำนวนเพิ่มขึ้นส่งผลให้ผู้ผลิตแบตเตอรี่ต้องคิดค้นวิธีการแก้ปัญหาการจัดการขยะอิเล็กทรอนิกส์อย่างยั่งยืนเพื่อช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้เหลือน้อยที่สุด ในอนาคตนั้นโลกเราอาจจะไม่ได้หยุดอยู่ที่การใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพียงชนิดเดียว แต่อาจจะมีแบตเตอรี่ที่ทำมาจากวัสดุทดแทนอื่นๆ ที่มีต้นทุนในการผลิตที่ถูกลงกว่าเดิมและยังคงประสิทธิภาพเทียบเท่าหรือสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งกลุ่มนักวิจัยได้เริ่มคิดค้นพัฒนาเทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์นวัตกรรมที่ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมาใช้แทนที่แบตเตอรี่แบบเดิมๆ
แบตเตอรี่ในโลกอนาคตมีอะไรบ้าง
- แบตเตอรี่กระดาษพลังน้ำ ทำจากหมึกพิมพ์ 3 ชนิด เมื่อต้องการให้แบตเตอรี่ทำงานเพียงแค่เติมน้ำปริมาณเล็กน้อยเพื่อละลายเกลือในกระดาษ และปล่อยไอออนที่มีประจุให้กระจายไปทั่วกระดาษ เป็นการกระตุ้นการทำงานของแบตเตอรี่ทำให้เกิดการสร้างกระแสไฟฟ้าที่สามารถจ่ายไฟให้แก่อุปกรณ์ขนาดเล็กได้ แบตเตอรี่จะหยุดทำงานเมื่อกระดาษแห้ง แต่สามารถเติมน้ำเพิ่มเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ให้คงที่ที่ 0.5 โวลต์ เป็นเวลามากกว่า 1 ชั่วโมง แบตเตอรี่กระดาษสามารถนำมาย่อยสลายทางชีวภาพได้
- แบตเตอรี่ทราย สร้างขึ้นด้วยถังเหล็กห่อหุ้มฉนวนขนาดใหญ่ ภายในบรรจุทรายและติดตั้งเครื่องทำความร้อน พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนทำให้ทรายร้อนขึ้นจนเกิดลมร้อนไหลเวียนภายในถังจากนั้นแบตเตอรี่จะปล่อยลมร้อนไปยังเครื่องต้มน้ำเพื่อทำให้น้ำร้อนและถูกสูบเข้าไปใช้ในบ้าน ห้างร้าน อาคารสำนักงานต่างๆ แบตเตอรี่ทรายมีราคาถูก เก็บความร้อนได้เป็นเวลาหลายเดือน เหมาะต่อการกักเก็บพลังงานความร้อนมากกว่าพลังงานไฟฟ้า
- แบตเตอรี่ทำจากโปรตีน โดยการใช้โพลีเปปไทด์ที่เป็นส่วนประกอบของโปรตีนมาสร้างเป็นขั้วไฟฟ้าสองขั้ว ส่งผ่านอิเล็กตรอนไปมาระหว่างการชาร์จและการคายประจุ ย่อยสลายได้เมื่ออยู่ในสภาวะที่เป็นกรด สามารถนำส่วนประกอบอื่นๆ กลับมารีไซเคิลเป็นแบตเตอรี่ใหม่ได้
- แบตเตอรี่กินได้ ใช้วัตถุดิบจากผลิตภัณฑ์อาหารประกอบด้วยอัลมอนด์ ลูกเคเปอร์ ถ่านชาร์โคลสาหร่าย ทองคำเปลวและขี้ผึ้ง มีสมรรถนะการจ่ายไฟที่ 48 ไมโครแอมป์ ได้นานสูงสุด 12 นาที สามารถจ่ายไฟให้กับหลอดไฟ LED ขนาดเล็กหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กอื่นๆ เราสามารถกลืนกินแบตเตอรี่ได้หลังจากที่ใช้งานเสร็จแล้ว
- แบตเตอรี่จากเศษกระดาษ ด้วยการนำถุงกระดาษ กล่องกระดาษแข็งมาเป็นส่วนประกอบสำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนผ่านกระบวนการคาร์บอเนตให้กลายเป็นคาร์บอนบริสุทธิ์ ซึ่งสามารถนำไปเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟและสามารถจ่ายพลังงานให้กับโทรศัพท์มือถือ อุปกรณ์ทางการแพทย์และรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่จากกระดาษได้รับการทดสอบแล้วว่ามีอัตราการชาร์จซ้ำกว่า 1,200 รอบซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ปัจจุบันถึง 2 เท่าและมีความทนทานและกักเก็บไฟได้ดีกว่า
- แบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานจากน้ำตาล จะให้พลังงานแบตเตอรี่ด้วยการปล่อย Electron เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า เพราะน้ำตาลมีราคาถูกและมีมากกว่าพลังงานประเภทอื่นๆ สามารถย่อยสลายได้
- แบตเตอรี่จากสารในเปลือกกุ้ง กระดองปู จะมีสารไคตินที่ทำให้เปลือกของสัตว์แข็งและทนทาน โดยใช้กระบวนการทางเคมีและเติมสารละลายกรดอะซิติกในน้ำ เพื่อสังเคราะห์ให้ไคตินกลายเป็นชั้นเจลที่เป็นสารอิเล็กโทรไลต์รวมเข้ากับสังกะสีเพื่อนำไปทำเป็นตัวประจุพลังงานของแบตเตอรี่ สามารถประหยัดพลังงานได้ 99.7% หรือประมาณ 400 ชั่วโมง แบตเตอรี่สารไคตินสามารถสลายตัวได้ในดินตามธรรมชาติในเวลาเพียง 5 เดือน ส่วนสังกะสีที่เป็นอีกหนึ่งส่วนประกอบของแบตเตอรี่นั้นสามารถรีไซเคิลและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- แบตเตอรี่จากต้นไม้ ระบบรากที่สมบูรณ์สามารถทำงานเป็นเครือข่ายของตัวนำไฟฟ้า โดยรากทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าระหว่างการชาร์จและการคายประจุ ดังนั้นตัวเก็บประจุยิ่งยวดที่มีโพลิเมอร์และเซลลูโลสเป็นตัวนำไฟฟ้าจึงจัดเป็นแบตเตอรี่ทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีราคาย่อมเยา
ดังนั้นหัวใจสำคัญของการพัฒนาแบตเตอรี่ทางเลือกจะต้องประกอบไปด้วย การใช้วัสดุที่หาได้ในประเทศหรือภูมิภาคใกล้เคียง มีความปลอดภัยสูง และใช้เทคโนโลยีสีเขียวซึ่งไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
จักรกฤษณ์ สิริริน. (2566). “แวดวงการแพทย์” VS “วงการพลังงาน” ตะลึงตึงตึง เมื่อเจอ “แบตเตอรี่กินได้” นวัตกรรมจาก “อิตาลี”.
สืบค้นจาก https://www.salika.co/2023/05/11/mario-caironi/
ไทยพีบีเอส. (2565). แบตเตอรี่กระดาษ ชาร์จไฟด้วยหยดน้ำ พร้อมใช้ภายใน 20 วินาที. สืบค้นจาก
https://www.thaipbs.or.th/news/content/320638
กัญญาภัค ทิศศรี. (2565). แบตเตอรี่มือถือจากเศษกระดาษ นวัตกรรมรักษ์โลกฉบับสิงคโปร์. สืบค้นจาก
https://www.bangkokbiznews.com/tech/innovation/1041829
PPTV Online. (2565). สารในเปลือกกุ้ง-กระดองปู ใช้ผลิตแบตเตอรี่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้. สืบค้นจาก
Techsauce. (2564). อนาคตแบตเตอรี่จะแทนที่น้ำมัน ? เมื่อพลังงานสะอาดมีบทบาทมากกว่าพลังงานฟอสซิล. สืบค้นจาก
https://techsauce.co/saucy-thoughts/how-battery-continues-to-be-a-new-oil
Techhub. (2564). ถ่านชาร์จรักษ์โลก นักวิจัยเตรียมใช้โปรตีน แทนที่ถ่านไฟแบบลิเธียม. สืบค้นจาก
https://www.techhub.in.th/battery-with-proteins-instead-of-lithium/
ThaiQuote. (2564). วิจัยเก็บ “พลังงาน” ในรากพืช เปลี่ยนต้นไม้ เป็น “แบตเตอรี่” รักษ์โลก. สืบค้นจาก
https://www.thaiquote.org/content/245690
แหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง
Pandey, I., & Tiwari, J. D. (2019). Nanostructured conductive polymeric modified exfoliated
graphite paper based flexible battery for wearable electronics. 2019 1st
International Conference on Advanced Technologies in Intelligent Control,
Environment, Computing & Communication Engineering (ICATIECE), Advanced
Technologies in Intelligent Control, Environment, Computing & Communication
Engineering (ICATIECE), 2019 1st International Conference On, 295–298.
https://doi.org/10.1109/ICATIECE45860.2019.9063787
Wang, Y., Pan, W., Leong, K. W., Zhang, Y., Zhao, X., Luo, S., & Leung, D. Y. C. (2021). Paper-
based aqueous Al ion battery with water-in-salt electrolyte. Green Energy &
Environment. https://doi.org/10.1016/j.gee.2021.10.001
Alexandre Poulin, Xavier Aeby, & Gustav Nyström. (2022). Water activated disposable
paper battery. Scientific Reports, 12(1), 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-022-15900-5
Ferreira, I., Brás, B., Correia, N., Barquinha, P., Fortunato, E., & Martins, R. (2010). Self-
Rechargeable Paper Thin-Film Batteries: Performance and Applications. Journal of
Display Technology, Display Technology, Journal of, J. Display Technol, 6(8), 332–335.
https://doi.org/10.1109/JDT.2010.2056672
Rewatkar, M. R., & Shende, D. Z. (2020). Experimental investigation on cenosphere-based
paper battery and electrochemical battery. Energy Sources, Part A: Recovery,
Utilization and Environmental Effects, 42(16), 2018-2033–2033.
https://doi.org/10.1080/15567036.2019.1607924
Abed, T. H., Abed, M. M., Kadem, B. Y., & Jaiad, A. T.. (2021). Rechargeable Flexible Paper
Battery using PAV, PSSPEDOT Polymer. IOP Conference Series: Earth and
Environmental Science, 877(1). https://doi.org/10.1088/1755-1315/877/1/012037
Hussain, Z., Bashir, N., Ahmad, O., Khan, K. M., Karim, A., Perveen, S., Khan, M., & Rafiq, N.
(2015). Preparation of a Rechargeable Battery Using Waste Protein from the Fish
Scales. Journal of the Chemical Society of Pakistan, 37(4), 824–829.
https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=asn&AN=109435426&site=eds-live.
Jangir, H., & Das, M. (2022). Designing water vapor fuelled brine-silk cocoon protein bio-
battery for a self-lighting kettle and water-vapor panels. Scientific Reports, 12(1),
1–13. https://doi.org/10.1038/s41598-022-18211-x
Sim, G. S., Shaji, N., Santhoshkumar, P., Park, J. W., Ho, C. W., Nanthagopal, M., Kim, H. K., &
Lee, C. W. (2022). Silkworm Protein-Derived Nitrogen-Doped Carbon-Coated Li[Ni
0.8 Co 0.15 Al 0.05 ]O 2 for Lithium-Ion Batteries. Nanomaterials (2079-4991), 12(7),1166.
https://doi.org/10.3390/nano12071166
Tyagi, S., & Singh, B. (2021). Small-Hydro Battery Energy Storage System With Mode
Transfer Capabilities. 2020 3rd International Conference on Energy, Power and
Environment: Towards Clean Energy Technologies, Energy, Power and
Environment: Towards Clean Energy Technologies, 2020 3rd International
Conference On, 1–6. https://doi.org/10.1109/ICEPE50861.2021.9404375
Rezkallah, M., Sharma, S., Chandra, A., & Singh, B. (2015). Hybrid standalone power
generation system using hydro-PV-battery for residential green buildings. IECON
2015 - 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Industrial
Electronics Society, IECON 2015 - 41st Annual Conference of the IEEE, 003708–3713.
https://doi.org/10.1109/IECON.2015.7392678
Ilic, I. K., Galli, V., Lamanna, L., Cataldi, P., Pasquale, L., Annese, V. F., Athanassiou, A., &
Caironi, M. (2023). An Edible Rechargeable Battery. Advanced Materials (Deerfield
Beach, Fla.), 35(20), e2211400. https://doi.org/10.1002/adma.202211400
