พลังงานและสิ่งแวดล้อม

ทีม Imperial College ผลิตไฮโดรเจนจากสาหร่าย

ทีม Imperial College ผลิตไฮโดรเจนจากสาหร่าย


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

[ที่มาของภาพ:Roland Tanglao, Flickr]

ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสะอาดที่ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงรถยนต์และผลิตกระแสไฟฟ้ามากขึ้น ปัญหาคือจะผลิตอย่างไรให้มีประสิทธิภาพโดยไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนจำนวนมากและมีต้นทุนที่แข่งขันได้ ขณะนี้ทีมนักวิจัยของ Imperial College กำลังมองหาปัญหาและคิดว่าพวกเขารู้วิธีทำ

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

ยานพาหนะสามารถติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนซึ่งจะแปลงพลังงานเคมีของไฮโดรเจนเป็นพลังงานกล เซลล์เชื้อเพลิงทำสิ่งนี้ผ่านปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจนซึ่งจะทำงานด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า วิธีนี้ในการขับเคลื่อนยานพาหนะนี้เป็นส่วนสำคัญของเศรษฐกิจไฮโดรเจนของยุโรป

ในเดือนกันยายน 2552 กลุ่ม บริษัท ในยุโรปองค์กรของรัฐและองค์กรพัฒนาเอกชน (NGO) ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อพัฒนารถไฟพลังงานทางเลือกกล่าวคือกลุ่ม บริษัท ที่ไม่ได้ขับเคลื่อนโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลตามอัตภาพ บริษัท เหล่านี้บางแห่งมีความสนใจเฉพาะในการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (FCEVs) และไฮโดรเจนควบคู่ไปกับความสนใจในเทคโนโลยีรถยนต์หมุนเวียนอื่น ๆ เช่นรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (BEVs), Plug-in hybrids (PHEVs) ในฐานะ ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากยานพาหนะเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ผลิตตามอัตภาพที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ข้อได้เปรียบหลักของยานพาหนะประเภทนี้คือเมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาอาจได้รับการพัฒนาให้เป็นยานพาหนะที่ปราศจากการปล่อยมลพิษโดยสิ้นเชิง ด้วยเหตุผลดังกล่าวการพัฒนายานยนต์ดังกล่าวจึงเป็นส่วนสำคัญของความพยายามในการลดคาร์บอนที่ดำเนินการโดยประเทศต่างๆทั่วโลก

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในเซลล์เชื้อเพลิงและระบบไฟฟ้าได้เพิ่มประสิทธิภาพและความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุนของ EV และรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาซึ่งขณะนี้พวกเขาพร้อมสำหรับการค้าและการผลิตจำนวนมากเพื่อใช้ประโยชน์จากการประหยัดจากขนาด ขณะนี้สหภาพยุโรปได้กำหนดเป้าหมายที่เป็นจริงสำหรับการลดคาร์บอนในภาคการขนส่งภายในปี 2593 รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นส่วนสำคัญของเป้าหมายเหล่านั้น

ค่าใช้จ่ายของระบบเซลล์เชื้อเพลิงคาดว่าจะลดลง 70 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2568 ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการใช้โครงสร้างพื้นฐานการเติมเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นและการประหยัดจากขนาด โครงสร้างพื้นฐานการเติมน้ำมันคิดเป็นประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ของค่าใช้จ่ายโดยรวมของ FCEV หรือระหว่าง 1,000 ยูโรถึง 2,000 ยูโร (703-1407 ปอนด์) ต่อคัน มูลค่าของ FCEV จึงกลายเป็นบวกมากขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วงปี 2573 ทั้งในแง่ของต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) และการปล่อยมลพิษ ดังนั้น FCEV จึงเริ่มปรากฏในตลาดรถยุโรปแล้ว

วิธีการผลิตไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติแม้ว่าจะเป็นตัวพาพลังงาน หุ้นที่มีอยู่ส่วนใหญ่ทำจากก๊าซมีเทน การผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนสามารถทำได้ แต่มีราคาแพง นอกจากนี้เมื่อผลิตจากก๊าซธรรมชาติไฮโดรเจนจะมีความเข้มของการปล่อยก๊าซสูง

ในความพยายามที่จะแก้ไขปัญหาเหล่านี้นักวิจัยจาก Imperial College ในลอนดอนสหราชอาณาจักรกำลังเริ่มมองว่าสาหร่ายเป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนด้วยความช่วยเหลือจากดวงอาทิตย์ สาหร่ายเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดในโลกมีอยู่บนโลกมาหลายพันล้านปี สาหร่ายจะแปลงแสงแดดเป็นพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพโดยผลิตไฮโดรเจนเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ

“ ฉันไม่คิดว่าเราจะขอจุดเริ่มต้นที่ดีกว่านี้ได้” พงศธรเดชาติวงศ์นักศึกษาปริญญาเอกจากวิทยาลัยอิมพีเรียลกล่าว “ ธรรมชาติได้จัดเตรียมพิมพ์เขียวที่น่าทึ่งและถ้าเราควบคุมกระบวนการได้เราจะได้พลังงานหมุนเวียนที่สะอาด”

พงศธรกำลังศึกษาอยู่ที่กลุ่มวิศวกรรมปฏิกิริยาและเทคโนโลยีเร่งปฏิกิริยาของอิมพีเรียลคอลเลจซึ่งเป็นทีมนักวิทยาศาสตร์หลายสาขาวิชาที่ศึกษาด้านเคมีวิศวกรรมเคมีและวัสดุศาสตร์ จุดมุ่งหมายของกลุ่มนี้คือการตั้งครรภ์ออกแบบสร้างแบบจำลองกำหนดลักษณะควบคุมและเพิ่มประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเครื่องปฏิกรณ์และกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีและเชื้อเพลิงการแปลงพลังงานและการบำบัดน้ำทิ้งของเสียและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้ว ใช้การสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณเป็นส่วนสำคัญของการศึกษาทดลองขั้นสูง พงศธรเองกำลังมองหาการออกแบบและสร้างเครื่องจักรที่ใช้สาหร่ายเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่ผลิตไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามปัญหาคือจะทำอย่างไรในระดับอุตสาหกรรมและด้วยเหตุนี้เขาจึงสนใจทั้งกลไกพื้นฐานของกระบวนการนี้และเงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อให้สาหร่ายทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

“ มันเหมือนขั้นตอนการทำงานและเราจำเป็นต้องรู้ว่าแต่ละขั้นตอนมีอะไรบ้างที่จะเร่งหรือทำให้ช้าลงได้” พงศธรกล่าวเพิ่มเติม “ คุณคงไม่เชื่อว่าความแตกต่างเล็กน้อยในรูปทรงของภาชนะสามารถสร้างขึ้นได้”

น่าเสียดายที่สภาวะที่เหมาะสำหรับการผลิตไฮโดรเจนนั้นเป็นพิษต่อสาหร่ายซึ่งหมายความว่าระบบส่วนใหญ่มีอายุการใช้งานที่ จำกัด วิธีแก้ปัญหานี้คือการให้อาหารสาหร่ายเข้าสู่ระบบต่อไป แต่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเองอย่างต่อเนื่อง

หรือไม่?

พงศธรได้ทำการวิจัยระบบที่มีเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ 2 ระบบโดยหนึ่งในนั้นเหมาะสำหรับการเจริญเติบโตของสาหร่ายและอีกระบบหนึ่งที่เหมาะสำหรับการผลิตไฮโดรเจน จากนั้นเคล็ดลับคือเพื่อให้แน่ใจว่าระบบที่สองเลี้ยงสาหร่ายในอัตราเดียวกับที่สาหร่ายตาย จากการบรรลุเป้าหมายนี้ทีมของ Imperial College ประสบความสำเร็จในการรักษาอัตราการผลิตไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องที่เชื่อถือได้ แต่เป็นการปรับสมดุลที่ค่อนข้างละเอียดอ่อน จนถึงขณะนี้ทีมงานสามารถรักษาการผลิตไฮโดรเจนเป็นเวลา 31 วันติดต่อกันโดยผลิตไฮโดรเจนได้มากกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบบรรจุห้องเดียวถึงหกเท่า

ตอนนี้ทีมงานตั้งใจที่จะขยายกระบวนการตั้งแต่ขั้นตอนในห้องปฏิบัติการปัจจุบันไปจนถึงระบบกลางแจ้ง ปัจจุบันพวกเขากำลังพยายามพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบถุงพลาสติกที่สามารถวางไว้บนหลังคาบางส่วนในวิทยาเขตของ Imperial College ในเซาท์เคนซิงตัน พวกเขายังได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาจนถึงตอนนี้ในวารสาร Algal Research


ดูวิดีโอ: Imperial College London: Where It All Begins (กุมภาพันธ์ 2023).