 |
| รูปภาพ: Patrick Gillooly/MIT ใช้ Oxygen เป็น cathode เพิ่มความจุ แต่ก็ต้องแลกกับการ recharge ที่ยากขึ้น |
ก.พ. 2554 - จากการเปิดตัวของ Nissan Leaf และ Chevvy Volt นี่เป็นปีที่โดดเด่นทีเดียวสำหรับรถยนต์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า แต่แบตเตอรี่ของรถเหล่านี้ยังค่อนข้างจำกัดทำให้ไปได้ระยะทางไม่ไกลนัก เมื่อนำแบตเตอรี่ Li-Ion มาเทียบกับเบนซินแล้ว ถ้าต้องการจะให้ไปได้ระยะทางที่เท่ากัน เราจำเป็นต้องใส่แบตเตอรี่เยอะกว่าเดิมมาก ซึ่งนั่นจะไปเพิ่มน้ำหนักรถและกินพื้นที่เข้าไปอีก
แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณสามารถถอดขั้วไฟฟ้าข้างหนึ่งออกแล้วแทนที่ด้วยอากาศ? นักวิจัยได้ประมาณความจุของแบตเตอรี่แบบ Lithium-Air ว่ามันมีขนาดมากถึง 5 - 10 เท่าของที่สามารถจุได้ในแบตเตอรี่ Li-Ion ด้วยน้ำหนักที่เท่ากัน และจุได้เป็น 2 เท่าของปริมาตรที่เท่ากัน ทีนี้จำนวนพลังงานที่กักเก็บอยู่ในแบตเตอรี่จึงพอเทียบกับเบนซินได้อย่างสมน้ำสมเนื้อ
Ming Au นักวิทยาศาสตร์จาก Savannah River National Laboratory (SRNL), Aiken, South Carolina บอก "ยังไม่มีแบตเตอรี่ชนิดไหนที่มีความจุขนาดนี้ นี่คือสิ่งที่เรารู้ตอนนี้"
เขาเป็นหนึ่งในวิทยาศาสตร์ที่รายงานการวิจัยใหม่เกี่ยวกับ rechargable Li-Air ในช่วงฤดูใบไม้ร่วงที่ผ่านมา ('2010) ที่งาน meeting ของ Materials Research Society ใน Boston
ในแบตเตอรี่ชนิดนี้ ขั้ว anode ทำจาก Lithium ส่วนขั้ว cathode ทำจาก Oxygen ซึ่งดึงจากอากาศที่อยู่รอบๆ เมื่อ Lithium ทำปฏิกริยากับ Oxygen แล้วมันก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมา แต่ถ้าเราอัดกระแสไฟฟ้าเข้าไปในแบตฯ กระบวนการก็จะย้อนกลับ Oxygen ก็จะถูกผลักออกจากโมเลกุลเหลือเป็น Lithium เปล่าๆ เหมือนเดิม
"คุณสามารถทำให้ Li-Air เป็นแบตฯแบบใช้ครั้งเดียวก็ได้" Au กล่าว. จริงๆแล้ว พวกแบตฯที่มีน้ำหนักเบาทั้งหลายมักจะถูกนำไปขายให้กับพวกอุปกรณ์ช่วยฟัง. "การทำให้แบตฯชนิดนี้นำมา recharge ได้เป็นเรื่องยากเหมือนกัน" เขากล่าวเพิ่ม
แบตฯ Li-Air ที่ recharge ได้ต้องเจอกับความท้าทายอยู่หลายอย่าง อย่างแรก, Lithium ทำปฏิกริยารุนแรงกับน้ำ ดังนั้น Electrolyte ของแบตฯ ต้องห้ามมีน้ำอยู่เด็ดขาด และไอน้ำที่มากับอากาศที่ไหลเข้ามาก็ต้องถูกแยกออก. การแปลง Lithium Oxide ซึ่งเป็นผลจากการใช้งาน กลับเป็น Lithium เป็นเรื่องยากและสามารถทำได้เพียงแค่บางส่วนแม้แต่เมื่อใช่ catalyst พิเศษบางตัวเข้าช่วย. ตัว Oxide จะก่อตัวขึ้นและทำให้ประสิทธิภาพแย่ลง ซึ่งจะไปจำกัดจำนวน cycle ที่สามารถ recharge ได้. ก่อนที่แบตฯชนิดนี้จะถูกนำไปใช้ในรถยนต์พลังไฟฟ้า มันต้องหาทางรับมือกับการ recharge เป็นพันๆ cycle ให้ได้ก่อน
เวลาใช้งานกับเวลาชาร์จไฟ "มันทำได้ช้ามาก" Yang Shao-Horn ผศ. ใน Electrochemical Energy Lab จาก MIT กล่าว. แต่ก็มีรายงานบอกมาว่า สามารถเพิ่มประสิทธิภาพขึ้นเป็น 77% โดยการใช้อนุภาคนาโนของ ทองคำ และ Platinum ที่ขั้ว cathode. ตัวทองคำจะไปเร่งปฏิกริยากับ Oxygen ในขณะที่ Platinum ช่วยเร่งการแยกมันออกจากกัน
กลุ่มใน SRNL อยู่ในระหว่างปีที่ 2 ของ project มูลค่า 1 ล้านเหรียญสหรัฐฯ เกี่ยวกับแบตฯ Li-Air นี้. ที่ผ่านมา พวกเขาได้สาธิตแบตฯขนาดเท่าเหรียญแต่มีความจุถึง 600 mAh/g ซึ่งนั่นเป็นการก้าวกระโดดจากแบตฯ Li-Ion เดิมที่มีความจุเพียง 100-150 mAh/g แต่แบตฯแบบ Li-Ion สามารถชาร์จไฟเข้าไปใหม่ได้ถึง 1000 cycle ในขณะที่แบตฯของ Au ชิ้นนี้ทำได้เพียง 50 cycle เท่านั้น
มันคงต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าที่แบตฯ Li-Air ที่ชาร์จได้ลงสู่ตลาด. Au ได้บอกว่า Li-Ion ถูกหยิบขึ้นมาในปีค.ศ. 1976 แต่ก็ยังไม่ได้วางขายจนกระทั่ง ค.ศ. 1997. "คุณจะต้องได้รับการสนับสนุนจากทางภาครัฐหรือเอกชน แต่มันยังมาไม่ถึง" เขากล่าว
Source: http://spectrum.ieee.org/green-tech/fuel-cells/batteries-that-breathe
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น