นักวิจัยจีนเปลี่ยน 'ไม้' เป็นแหล่งพลังงาน ผลิตไฟได้ 24 ชม. แม้ไม่มีแดด

ปกติถ้าพูดถึงพลังงานแสงอาทิตย์ ทุกคนก็นึกถึงแผงโซลาร์เซลล์ที่ต้องการแดดตลอดเวลา พอแสงหมดก็จะหยุดผลิตไฟทันที แต่ทีมนักวิจัยจากจีนพึ่งทำสิ่งที่น่าสนใจมาก พวกเขาเอาไม้บัลซา ไม้ที่เบามาก ๆ มาดัดแปลงจนกลายเป็นวัสดุที่เก็บความร้อนจากแสงแดดไว้ก่อน แล้วค่อย ๆ ปล่อยออกมาผลิตไฟฟ้าทีหลัง แม้กระทั้งในตอนกลางคืน

ทำไมต้องเป็นไม้

ไม้บัลซาไม่ได้ถูกเลือกเพราะแข็งแรง แต่เพราะโครงสร้างภายในของมันมีช่องเล็ก ๆ เรียงตัวเป็นระเบียบคล้ายหลอดดูดน้ำนับพันหลอดวางขนานกัน ช่องพวกนี้ช่วยพาความร้อนไปได้ดี และยังเป็นที่ใส่วัสดุอื่นเข้าไปได้อีกด้วย ก่อนอื่นทีมวิจัยต้องเอาส่วนที่ทำให้ไม้มีสีและแข็งออกก่อน ผลคือไม้กลายเป็นโครงโปร่ง ๆ ที่มีรูพรุนกว่า 93% แทบจะเป็นฟองน้ำในไม้

ดัดแปลงไม้ยังไงให้เก็บพลังงานได้

• ขั้นที่ 1 เคลือบผนังช่องด้วยฟอสฟอรีนที่บางระดับนาโน วัสดุนี้จะดูดซับแสงได้กว้างมาก ทั้งแสงที่มองเห็นได้และที่มองไม่เห็น แล้วแปลงทั้งหมดนั้นเป็นความร้อน พร้อมกับเคลือบชั้นกันออกซิเดชันทับอีกที ทำให้วัสดุไม่เสื่อมแม้โดนแดดนาน 150 วัน
• ขั้นที่ 2 โรยอนุภาคเงินขนาดนาโนเพิ่มเข้าไป เพื่อดักจับแสงได้มากขึ้นอีก
• ขั้นที่ 3 เคลือบผิวให้กันน้ำ ซึ่งจะทำให้น้ำกลิ้งออกโดยไม่ซึมเข้าไป

ส่วนสำคัญที่สุดคือเติม Stearic Acid หรือกรดไขมันชนิดหนึ่งที่สกัดจากธรรมชาติลงในช่องทั้งหมด ตัวนี้คือหัวใจของระบบ เพราะมีคุณสมบัติพิเศษ คือละลายเมื่อได้รับความร้อนและแข็งตัวใหม่เมื่อเย็นลง โดยระหว่างกระบวนการนั้นจะดูดและปล่อยความร้อนออกมา

ระบบทำงานอย่างไร

ลองนึกภาพตามง่าย ๆ ว่าตอนกลางวันแสงแดดส่องมากระทบไม้ฟอสฟอรีนจะแปลงแสงเป็นความร้อน ความร้อนทำให้ Stearic Acid ข้างในละลาย พลังงานจะถูกเก็บไว้ในรูปของของเหลวร้อน ไม่ต่างจากการชาร์จแบตเตอรี ส่วนตอนกลางคืนกรดจะเริ่มแข็งตัวและปล่อยความร้อนออกมาช้า ๆ ด้านหนึ่งของไม้จะร้อนกว่าอีกด้านหนึ่ง ความแตกต่างของอุณหภูมินี้เองคือแหล่งพลังงาน เหมือนกับที่น้ำไหลจากที่สูงลงที่ต่ำ ความร้อนก็ "ไหล" จากด้านร้อนไปด้านเย็น และระหว่างทางนั้นก็ผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาได้

ผลลัพธ์คือวัสดุเก็บความร้อนได้ 175 kJ ต่อน้ำหนักหนึ่งกิโลกรัม แปลงแสงอาทิตย์เป็นความร้อนได้ถึง 91.27% และผลิตไฟได้ 0.65 โวลต์ผ่านรอบการทดสอบร้อนเย็น 100 ครั้ง ประสิทธิภาพยังคงเดิมแทบไม่เปลี่ยน

ใช้ได้จริงในชีวิตประจำวันหรือไม่

ทีมวิจัยมองว่าวัสดุแบบนี้อาจช่วยระบายความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานในวัสดุก่อสร้าง หรือเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กสำหรับพื้นที่ห่างไกลที่ไม่มีสายไฟลากถึง ข้อดีคือกระบวนการผลิตไม่ต้องใช้ความร้อนสูงมาก ซึ่งเป็นสัญญาณที่ดีว่าอาจผลิตในปริมาณมากได้ในอนาคต แต่ระหว่างต้นแบบในห้องแล็บกับผลิตภัณฑ์ที่ขายได้จริงยังมีระยะห่างอีกมาก โดยเฉพาะเรื่องการรักษาโครงสร้างที่ซับซ้อนนี้ไว้ในการผลิตจำนวนมาก

อ้างอิง: techradar