ผศ.ดร.อัครพันธ์ วงศ์กังแห (ASST. PROF. DR. Akaraphunt Vongkunghae)
คลิปวีดิโอที่ 1
จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาคการไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ เนื่องจากเป็นโอกาศที่ดีที่ทำงานวิจัยเสร็จสิ้น วันนี้เนื่องจากว่าเสร็จสิ้นแล้วจะแนะนำว่าโครงการวิจัยที่ผมได้ดำเนินการไปจนเสร็จสิ้นก็คือโครงการวิจัยการพัฒนาแบตเตอรี่ไอออนโดยใช้สารประกอบเชิงซ้อนของเหล็กเป็นสารควบคุม โดยใช้เวลาวิจัยที่คาดประมาณไว้ว่าจะเสร็จภายใน 2 ปี หลังจากทำการวิจัยแล้วเสร็จประมาณ 2 ปีครึ่ง ทุนวิจัยทั้งหมด 250000 กว่าบาท และขณะนี้ได้ดำเนินการเสร็จสิ้นแล้ว ที่มาและความสำคัญของโครงการวิจัยนี้ ในจุดเริ่มต้นในทางการไฟฟ้าฝ่ายผลิตมีความคิดสงสัยว่าจะเปลี่ยนแบตเตอรี่ เดิมที่ใช้ในห้องของการควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตเอง หรือในสถานีไฟฟ้าหลายๆแห่งในประเทศไทยจะใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดทั้งหมด ก็เลยมีแนวคิดว่าจะเป็นไปได้ไหมที่จะสร้างแบตเตอรี่ชนิดหนึ่งที่เป็นชนิดใหม่ที่ไม่เป็นพิษคือหมายความว่ามันสามารถจะรีไซเคิลได้ทั้งหมดหรือเป็นมิตรต่อเราคือไม่เป็นอันตรายต่อเรา สารประกอบที่ใช้ในการสร้างแบตเตอรี่ในความคิดอันนี้ประกอบกับได้ติดต่อกับทางการไฟฟ้าฝ่ายผลิตได้มีโอกาสพูดคุยและเป็นที่มาของโครงการคือเราก็มีความคิดว่าเราอาจจะใช้เหล็กสารประกอบของเหล็กเป็นสารประกอบหลักที่ใช้เพื่อจะสร้างแบตเตอรี่ขึ้นมาใหม่ได้ คราวนี้ข้อกำหนดของโครงการของแบตเตอรี่คือไม่เป็นพิษและสามารถชาตได้ด้วย คราวนี้หลังจากที่โครงการดำเนินมาแล้วอยากจะแนะนำผลสำเร็จโครงการว่าเป็นอย่างไร
ผลสำเร็จของโครงการนี่โดยสรุปคือได้ต้นแบบแบตเตอรี่ออกมาอันหนึ่งคือตัวแบตเตอรี่จะประกอบไปด้วยเหล็กเป็นขั่วลบและจะมีคาร์บอน.........เป็นคาร์บอนน้ำไฟฟ้าเพราะยืดหยุ่นได้ซึ่งเป็นขั่วบวกแต่สารประกอบที่มันทำปฏิกริยาขั่วบวกจริงๆจะไม่ใช่คาร์บอน....แต่จะอยู่ภายในแบตเตอรี่เป็นช่องใส่ไว้แล้วให้ติดกับแผ่นคาร์บอนทำให้อิเล็กตรอนกับโปรตรอนทำปฏิกิริยากันได้คือจะทำปฏิกริยากันอยู่ข้างใน รูปร่างของแบตเตอรี่ถ้ายังไม่ทำงานยังไม่ได้สั่งอิเล็กโตรไลเราจะเห็นภายในชัดเจนว่าเราจะมีแผ่นเหล็กที่เป็นสนิมอยู่ คือแบตเตอรี่นี่โดยหลักการจริงๆที่มันไม่เป็นพิษก็เนื่องจากว่าเราใช้สนิมเหล็ก คือสนิมที่อยู่กับเหล็กเป็นสารที่ใช้ในการทำปฏิกริยาที่ทำให้แบตเตอรี่ทำงาน พูดง่ายๆถ้าเกิดพูดถึงทางด้านขั่วลบก็คือขั่วลบเนี่ยสนิมเหล็กจะกลายเป็นเหล็กเมื่อเราชาต แล้วเหล็กจะกลายเป็นสนิมเหล็กเมื่อเราใช้พลังงานไฟฟ้าไป ส่วนในด้านขั่วบวกสนิมเหล็กซึ่งเป็นสนิมเหล็กอยู่แล้วซึ่งจะเป็นสนิมเหล็กอีกสภาพหนึ่งซึ่งเสียอิเล็กตรอนไป 6 ตัวเดิมที่เดียวมีอิเล็กตรอนเสียไปแล้ว 3 ตัวด้านขั่วบอก็เสียเพิ่มอีก 3 ตัวในกรณีที่เราชาตแต่ในกรณีที่เราใช้พลังงานเหล็กที่เราเสียอิเล็กตรอน 6 ตัว จะได้รับอิเล็กตรอนกลับมากลายเป้นสนิมเหล็กซึ่งเสียอิเล็กตรอนไปแค่ 3 ตัว มันเป็นกระบวนการ แต่จะกล่าวในรายละเอียดอีกกระบวรการหนึ่ง หลังจากเราได้ประกอบแบตเตอรี่ขึ้นมาแล้วเราก็เติมอิเล็กโทรไลต์ พอเติมอิเล็กโทรไลต์ไปเราจะเห็นว่าแบตเตอรี่ที่ผมทำขึ้นมาถ้านับจำนวนก็คือมีทั้งหมด 5 เซลล์ 5 เซลล์นำมาต่ออนุกรมกันเพื่อที่จะแสดงให้เห็นว่ามันสามารถที่จะจ่ายไฟฟ้าได้ทำงานได้ โดย 5 เซลล์จะสามารถสร้างแรงดันได้ 3.5 โวลต์ ซึ่งเป็นแรงดันของการทำงาน อย่างเช่นสามารถขับหลอดไฟให้ติดได้ ใช้แรงดัน 3.5 โวลต์ แต่ถ้าเราใช้เซลล์เดียวถามว่าแรงดันได้เท่าไร จะได้ 0.7 โวลต์ประมาณนี้ แบตเตอรี่ที่เห็นมันมีขนาดค่อนข้างใหญ่มันเป็นตัวเริ่มต้น ความจุของมันตอนนี้อาจจะยังไม่มากแต่พอที่จะแสดงให้เห็นการทำงานของมันได้อยู่ในระดับประมาณ 0.2 ....- 1 …… นะครับที่เห็นอยู่ตอนนี้ก็แล้วแต่สภาพของแบตเตอรี่ว่ามันเสื่อมมากแค่ไหนหรือว่ามันจะน้อยกว่านี้ถ้าเกิดว่า.....????......ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถที่จะชาตใหม่ได้แล้วก็นำไปใช้แล้วก็พอมันหมดก็เอามาชาตอีกแล้วก็มีไฟอยู่ภายในอีกในลักษณะนี้นะครับ
คลิปวีดิโอที่ 2
ในอุปกรณ์เครื่องมือที่เราใช้เพือดำเนินการวิจัยและใช้ทดสอบแบตเตอรี่ตอนนี้เห็นมันเยอะแยะ แต่นอนนี้มันทำงานอยู่ มี มิเตอร์ที่วัดกระแส มิเตอร์วัดแรงดัน และมีแหล่งจ่ายไฟที่จ่ายไฟใช้ชาตแบตเตอรี่ และมีแบตเตอรี่ 5 เซลล์ก็สามารถเติมเซลล์ได้ถ้าเราต้องการแรงดันเพิ่มเป็น 6 เซลล์ 7 เซลล์หรือว่าต้องการความจุเพิ่มเราก็เพิ่ม.....ก็จะมีความจุเพิ่มขึ้น ส่วนมิเตอร์ตัวอื่นเราไม่ใช้ ถ้าสังเกตุเห็นเราจะเห็นว่าโวลล์......8-7 โวลล์....มีกระแสใส่เข้าไป 0.36 แอม ....ในแต่ละตัวจะได้รับโวลล์เฉลี่ยประมาณ 1.6-1.7 โวลล์ตัวแบตเตอรี่ที่ชาตอยู่แต่เวลาที่.....จะให้แรงดันอยู่ที่ประมาณ 0.7 โวลล์ในแต่ละตัวพอมาอนุกรมกันก็จะได้ 3.5 โวลล์ถ้ามีเซลล์เป็น 5 ตัว ตัวอุปกรณ์พวกนี้จะเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ก็จะสามารถบันทึกแรงดัน บันทึกกระแสได้ คราวนี้จะลองให้เห็นว่า.......แรงดันจะขึ้นกระแสติดลบ คราวนี้ผมจะทำให้มันจ่ายไฟให้กับของเล่นตัวนี้หนึ่งตัวก็คือลองดูว่ามันจะติด ตัวนี้เป็นสวิทที่ว่าจะใช้ไฟจากเซลล์ ให้แบตเตอรี่จ่ายไฟออก เราก็จะเห็นว่ามันจ่ายไฟออก พอจ่ายไฟออกเราก็จะเห็นจากคอมพิวเตอร์ว่าในการ.........
จะเห็นว่าของเล่นตัวนี้มีทั้ง แสง เสียงแล้วก็เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นมอเตอร์ทำให้มันหมุ่นได้เราก็จะเห็นได้ว่ามันจ่ายไฟได้ ตัวนี้มันกินไฟประมาณ 0.4 แอมร์ ถ้ามันไม่หมุนจะน้อยลงอีก โวลล์ก็จะเป็น 4.4 โวลล์ มันเป็นโวลล์ตัวใหม่หลังจากเรา.....มันโดยความจริงแล้วจะอยู่ที 3.5 โวลล์ อันนี้ก็คือผลลัพธ์ของงานวิจัย ก็แสดงให้เห็นว่าเราสามารถที่จะนำสารประกอบของเหล็ก ถ้าพูดในเชิงจริงก็คือ ออกไซด์ ของเหล็ก ถ้าพูดแบบภาษาของเราก็คือสนิมเหล็กมาสร้างเป็นแบตเตอรี่ได้แล้วก็อิเล็กโทรไลต์ก็เกิดจากโปรแตสเซียมไฮดรอกไซต์ถ้าจำสูตรปุ๋ย ปุ๋ยที่ใช้ใส่พืชก็จะมี……….ตัวโปรแตสเซียมอยู่ในแบตเตอรี่หรือตัวเหล็กอยู่ในแบตเตอรี่พอมันอยู่มันก็ไม่เป็นพิษต่อเราเพราะว่ามันเป็นสารประกอบที่อยู่ในร่างกายของเรา โปรแตสเซียมก็อยู่ในร่างกายของเรา เหล็กก็อยู่ในร่างกายของเรา ถามว่าอยู่ที่ในก็อยู่ในเม็ดเหลืดแดงของเราเฮโมโฮบินก็คือตัวเม็ดเลือดแดงแต่ถ้าเป็นสารประกอบอย่างเช่น ตะกั่ว ร่างกายเราจะไม่มีตะกั่วอยู่ เงินร่างกายเราจะไม่มีเงินอยู่ดังนั้นก็จะเป็นพิษถ้าเราใช้สารนั้นมาสร้างแบตเตอรี่และเราเกิดจำเป็นต้องทิ้งมันออกไป ทิ้งซากไป อันนี้ก็คือทำไมมันเป็นสิ่งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรต่อเรา ในโครงการนี้ที่เป็นความรู้สึกของผมก็คือว่าโครงงานนี้มันบอกถึงเป็นสิ่งที่ค่อนข้างจะเข้าใจว่ามนุษย์คืออย่างไร ก็คือว่ามันไม่ได้จำกัดความสามารถของเราในการที่ว่าเราเป็นมนุษย์เราสามารถที่จะคิดได้หลายๆอย่างแม้แต่สนิมเหล็กเราก็สามารถที่จะนำมาสร้างแบตเตอรี่ได้อันนี้คือพวกเราซึ่งถ้าไม่ใช้พวกเราทำไม่ได้ (ไฟฉ่าย)อันนี้ก็ทดลองให้เห็นถึงการเอามาใช้ให้แสงสว่างโดยถ้าเกิดว่าการใช้งานเนี่ยเป็น.......คือทำการทดลองแล้วให้มีความคงทนเพิ่มขึ้น....
ผลกระทบของของโครงการที่เห็นได้ชัดตอนนี้คือว่า ผมมีการร่วมมือระหว่างคณะวิทยาศาสตร์โดยอาจารย์อนุสร วรสิน... มาช่วยเป็นผู้ร่วมวิจัยและก็มีคุณไพโรทน์ ธีรวุธกุลรัตน์....จากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตมาช่วยดูแลในเรื่องการทำวิจัย ในทิศทางของโครงการการทำวิจัยว่ามันควรจะเป็นอย่างไรแสดงให้ดูแล้วการวิจัยเกิดผลและสัมฤทธิ์ผลคือมีการดำเนินงานที่วางแผนกันอยู่คณะวิศวกรรมศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ การไฟฟ้าฝ่ายผลิต งานวิจัยนี้มีนิสิตปริญาโท ร่วมอยุ่ประมาณเต็มๆ อยู 2 คน คือจากคณะวิทยาศาสตร์สาขาวิชาเคมี และจากคณะวิศวกรรมศาสตร์สาขาไฟฟ้า ปัจจุบันจบการศึกษาทั้ง 2 คนและมีอีกท่านหนึ่งคือ......ขณะนี้กำลังศึกษาอยู่เป็นคนที่ช่วยประกอบแบตเตอรี่ อันนี้เป็นผลงานของนิสิตปริญาโทที่ประกอบแบตเตอรี่ชุดนี้ขึ้นมาใช้ทักษะเชิงช่างที่มีวิชา tool engineering ในการประกอบ
คลิปวีดิโอที่ 3
สวัสดีครับจากการที่แนะนำเรื่องผลของการวิจัยเรื่องการพัฒนาแบตเตอรี่ไอออนโดยใช้สารประกอบเชิงซ้อนของเหล็กเป็นสารควบคุมไปแล้ว ในช่วงนี้ผมจะแนะนำว่าผลการวิจัยแบตเตอรี่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ใช้สารประกอบของเหล็กก็คือ Iron ในภาษาอังกฤษมันทำงานอย่างไร แล้วเราประกอบมันขึ้นได้อย่างไร ภายในของแบตเตอรี่เป็นอะไรบ้าง ขอเริ่มต้นจากมาดูที่ตัวแบตเตอร์ที่สำเร็จเรียบร้อยแล้ว ตรงนี้คือ 4 เซลล์ย่อยก็คือมีหลักอยู่ 2 แผ่นใน 1 เซลล์และมีคาร์บอนฟีลอยู่ 4 เซลล์ย่อยแต่ละเซลล์มีคาร์บอนฟีลที่เป็นขั่วบวกอยู่อย่างละ 1 เซลล์ 1 คาร์บอนฟีล อันนี้คือตัวที่ประกอบเสร็จแล้วแต่ยังไม่ได้เติมสารอิเล็กโทรไลต์ลงไป คราวนี้มาดูภายในว่ามันแยกออกมาเป็นอย่างไรบ้าง เราก็มาดูผมตั้งไว้มันแยกๆส่วนมาให้เห็นว่า ใน 1 เซลล์ย่อยจะมีแผ่นเหล็กอยู่ 2 แผ่นประกบอยู่กับช่องใส่สารปฏิกริยาขั่วบวก ช่องใส่สารปฏิกริยาขั่วบวกเราจะเห็นแผ่นพลาสติกที่ประกบอยู่ 2 แผ่น ตรง 2 แผ่นจะมีช่องสารปฏิกริยาขั่วที่เราใส่สารปฏิกริยาขั่วบวกและรูน๊อตตรงนี้ เพื่อที่จะไว้ร้อยน๊อตเข้าไป ในลักษะที่เป็นเช่นนี้ในรูป เพื่อประครองไม่ให้ช่องใส่สารปฏิกริบาเลื่อน คราวนี้ในช่องใส่สารปฏิกิริยาประกอบไปด้วยอะไรบ้างจะประกอบไปด้วยไอรอนอ๊อกไซต์คือสนิมเหล็กที่บริสุทธิ์อยู่ 99% สีของมันก็จะเป็นสีแดง คือก็สารประกอบของเหล็กที่เกิดจากเหล็กเสียอิเล็กตรอนไป 3 ตัว ดังนั้นถ้าจะดึงอิเล็กตรอนออกไปอีก 3 ตัวในด้านขั่วบวก เราต้องทำอย่างไรก็ได้หาสารที่ทำให้มันไปสร้างโครงข่ายของไฟฟ้าให้มันไปแปะติดกับตัวนำไฟฟ้าที่ใช้คือหนึ่งเป็นคาร์บอนฟีลเอาไว้สะสมตัวนำไฟฟ้าโดยรวม คือว่าเป็นตัวจ่ายตัวรับโดยรวม และจะใช้ผงกราไฟต์กับคาร์บอนแบล็ก ซึ่งผงกราไฟต์กับคาร์บอนแบล็กก็หาซื้อได้โดยทั่วไป ผงกราไฟต์จะขนาดใหญ่ที่บอกมาขนาดไม่เกิน 2 ไมโครเมตรก็เอามาผสมกันในอัตราส่วนหนึ่ง และที่สำคัญเราต้องผสมอีกตัวหนึ่งซึ่งไม่ได้แสดงให้เห็นในที่นี้ก็คือผงคาร์บอนแบล็ก ผงคาร์บอนแบล็กปกติจะใช้ผสมในส่วนผสมของยางรถยนต์ คือมียางแล้วก็เอาผงคาร์บอนแบล็กผสมลงไปเพื่อให้คุณสมบัติมีความคงทนมากขึ้นที่ใช้อยู่ในยางรถยนต์ สรุปมี 3 ตัวคือ ผงกราไฟต์ สนิมเหล็ก ผงคาร์บอนแบล็กเอามาผสมที่อัตราส่วนหนึ่ง พอผสมที่อัตราส่วนหนึ่งแล้วเราก็มาใส่ใสช่อง แล้วก็ให้มันอยู่ใน.........
คลิปวีดิโอที่ 4
ใส่แผ่นกั้นลงไป......เพื่อเราต้องการไม่ให้เหล็กและส่วนของขั่วบวกเหล็กขั่วลบ เราไม่ต้องการให้ขั่วบวกกับขั่วลบติดกันในแบตเตอรี่ เหตุผลที่เราไม่ต้องการจะอธิบายในเชิงทษฤฏี แต่ตอนนี้เรามาดูองค์ประกอบของมันในเมื่อเราไม่ต้องการให้มันติดกันเราก็จะใส่แผ่นกั้น ซึ่งในแผ่นกั้นเติมผงคาร์บอนแบล๊ก กราไฟต์ สนิมเหน็ก ไลรอนออกไซต์เราก็ติดแผ่นกันไว้แบบนี้แล้วก็เอาไปประกอบใส่ไว้ แล้วก็.....อันนี้ก็คือไมโคร......หรือบางคนอาจเรียกไมโครกราซฟีลเตอร์ อันนี้ก็คือแผ่นกั้นแบตเตอรี่ชนิดหนึ่งขนาดรูพรุ่นของมันอยู่ที่ 20 ไมโครเมตร ใส่ไว้ 2 ชั้น สาเหตุที่ใส่ไว้ 2 ชั้นเนื่องจากไม่ต้องการให้ผงคาร์บอนมันนำไฟฟ้าแล้วก็.....มันไปเลยไปรั่วไปทะลุไปติดกับแผ่นเหล็ก นอกจากนั้น 20 ไมโครเมตรแล้วยังเอาตัวนี้เป็นแผ่นพลาสติกโพรีโพไพลีนขนาดมัน 5 ไมโครเมตรเอามาปิดไว้ให้ตรงกับรูร้อยน๊อดเพื่อไม่ให้มันเลือน ตัวนี้เพื่อความแข็งแรงเสริมไว้ 1 ชั้น แล้วก็แผ่นใส่ไมโครกราชไฟเบอร์อีก 2 ชั้น ตัวนี้บางความละเอียดอยู่ที่ 2 ไมโครเมตร ใส่สองชั้นไว้ในนี้เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นเหล็กกับขั่วบวกติดกัน แล้วก็ใส่แผ่น PP ลงไปอีก สาเหตุที่เป็นแผ่นพลาสติกPP นี้เนื่องจากว่าความละเอียดของรูพรุ่นมันจะหยาบแต่มีความแข็งแรงความเหนียวส่วนแผ่นของในไม่มีความแข็งแรงแต่มีความละเอียดในเรื่องของรูพรุ่น กรองที่หยาบๆก่อน ละเอียดค่อยทุลุไปก็คือป้องกันแผ่นชุดนี้ทั้งชุดตันเนื่องจากว่าถ้าเราเอาละเอียดมากๆ ใส่ไปตอนแรกมันก็จะตัน เสร็จแล้วก็นำไปใส่ทั้งสองข้างของอุปกรณ์จะให้มันอยู่บริเวณตรงกลาง จากนั้นทำการอัดพออัดมันแล้วเราต้องการจำนวนเซลล์เพิ่มขึ้นเพื่อที่จะได้มีความจุไฟเพิ่มขึ้นเราก็จะใช้ตัวนี้เป็นตัวกันใช้ระหว่างเซลล์จากนั้นก็จะมีอีกเซลล์หนึ่งอยู่ถัดไป พอเสร็จแล้วเราก็จะได้รูปร่างเป็นแบตเตอรี่ 1 เซลล์ ซึ่งมี 4 เซลล์ย่อยอยู่ภายใน ก็คือ........ถามว่าทำไมอยู่ในรูปแบบนี้เกิดจากการทำการทดลองจำนวนหลายครั้งมากเป็นร้อยครั้งที่ทดลองว่าแบบไหนเหมาะสม แต่ตอนนี้เราได้รูปแบบนี้ออกมาจากนั้นเราก็ทำ.....เพื่อที่จะให้อิเล็กโทรไลท่วมแผงเซลล์ พอใส่อิเล็กโทรไลเสร็จ เราก็ปิด เราก็จะได้แบตเตอรี่ต้นแบบ 1 เซลล์ขึ้นมา จากนั้นเราก็นำไปชาตไฟ เราจะได้ไฟ 0.4 โวลล์เกิดขึ้นก่อน ถามว่าจ่ายกระแสได้ไหมยังจ่ายไม่ได้ 0.4 โวลล์ที่เกิดขึ้นเป็นตัวชี้ว่าแบตเตอรี่นี้เราประกันขึ้นมีการช็อตกันภายในไหม ถ้ามีการช็อตกันภายใน โวลล์ที่ได้หลังจากเติมอิเล็กโทรไลไปแล้วมันจะต่ำกว่า 0.4 โวลล์ สาเหตุเนื่องจากว่ามันเกิดการช็อตกันภายใน มันจะเป็นตัวบงชี้ตัวหนึ่งว่าแบตเตอรี่ตัวนั้นสมควรเอาไปชาตอัดประจุไหม ถ้ามันไม่ได้ 0.4 โวลล์ มีแน้วโน้มว่าเราจะต้องรื้อและประกอบใหม่ และก็หาสาเหตุว่าตรงไหนมันช็อตกันอยู่ภายใน ตอนนี้ในการทำงานเชิงทฤษฏีพอประกอบเสร็จแล้วมาดูว่ามันทำงานอย่างไร เหล็กจะเสียอิเล็กตรอนกลายเป็นสนิม พอชาตเราจะทำการเอาขั่วลบมาจับที่เหล็กเอาขั่วบวกมาจับที่คาร์บอนฟีล การที่เอาแหล่งจ่ายไฟขั่วลบไปจับที่เหล็กขั่วบวกจับที่คาร์บอนฟีลก็หมายถึงในเชิงทางไฟฟ้าก็หมายถึงขั่วลบแหล่งจ่ายไฟ ขั่วลบมันจะให้อิเล็กตรอนออกมา ที่ขั่วบวกของแหล่งจ่ายไฟมันจะดึงอิเล็กตรอนเข้าไป อิเล็กตรอนก็จะวิ่งจาก(ในกรณีมีตัวชาต)คาร์บอนฟีลเข้าไปหาแหล่งจ่ายไฟแล้วก็ออกมาอิเล็กตรอนก็จะวิ่งเข้ามาหาเหล็ก เหล็กบริเวณนั้นก็จะกลายเป็นสนิมเหล็กอีกบริเวณก็จะหลายเป็นเหล็ก ส่วนสนิมเหล็กที่อยู่ที่คาร์บอนฟีลที่เราเติมลงไปก็จะกลายเป็นเหล็กที่เสียอิเล็กตรอนไป 6 ตัว จะเป็นสีม่วง
คลิปวีดิโอที่ 5
สนิมเหล็กโดนดึงอิเล็กตรอนโดนดึงอิเล็กตรอนไป เดิมที่มันเสียอิเล็กตรอนไป 3 ตัวมันเลยเป็นสีแดง คราวนี้พอมันเสียอิเล็กตรอนไปอีก 3 ตัวมันจะเป็นสีม่วง รูปร่างมันสีเป็นแบบต้องเอาไฟฉ่ายมาส่องหรือไปดูตรงที่มีแสงไฟเราก็จะเห็นเป็นสีม่วง สีม่วงอยู่ในน้ำในสารละลาย ส่วนเหล็กที่เสียอิเล็กตรอนไป 3 ตัว รวมเป็น 6 ตัวก็คือผงที่อยู่ในขวดแต่อีกส่วนหนึ่งมันละลายออกมาเป็นน้ำเลยกลายเป็นสีม่วงในลักษณะที่เห็นนี้สรุปคือมันเสียอีกอิเล็กตรอนไปอีก 3 ตัว โดยเหล็กปกติเราจะเรียกสั้น ๆ เวลาเราทำวิจัยเราจะบอกว่าเหล็ก 6 แล้วจะเป็นที่เข้าใจว่านี่คือ เหล็ก 6 ส่วนผงสีแดงปกติเราทำวิจัยเราจะเรียกว่าเหล็ก 3 คือปกติเราจะสนใจที่จำนวนของอิเล็กตรอนในการทำวิจัยของแบตเตอรี่ดังนั้นชื่อมันจะไม่ค่อยเปลี่ยน เหล็กออกไซด์เฟอร์เรดคือเหล็ก 6 เหล็ก 3 ก็คือเหล็กออกไซด์ ในการที่แบตเตอรี่ทำงาน พอชาร์ตเสร็จแล้ว มันทำงานแล้วเตรงกลางจะเปลี่ยนเป็นตรงกลางจะเปลี่ยนเป็นสีม่วง ตรงนี้เปลี่ยนเป็นเหล็กเรียบร้อย แต่ถามว่าในการพิสูจน์ จะพิสูจน์ยากเพราะว่า ตัวที่ใช้ได้จากการสังเคราะห์ไม่ใช่เอามาจากแบตเตอรี่ ได้จากการสังเคราะห์มันขึ้น ทำการสังเคราะห์ขึ้นจากในห้องแลป เพื่อที่จะพิสูจน์ว่ามันเกิดขึ้นได้ ว่าเหล็กที่เสียอิเล็กตรอนไป 6 ตัวเกิดขึ้นได้ พิเกิดเหตุการณ์เช่นนั้นขึ้น เราก็จะมี ตัวนี้เสียอิเล็กตรอนไป 6 ตรงนี้มีอิเล็กตรอนเติมเต็มเลยพอเราไปใช้งานเกิดอะไรขึ้น พอเราไปใช้งานเราต่อสายไปหาอุปกรณ์ภายนอก เราสมมติมิเตอร์วัด เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าภายนอก เราก็นำมาต่อกับแบตเตอรี่ เวลาเราต่อสายเราจะต่อสายลบเข้าที่เหล็ก ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าต้องการขั่วบวกก็ต่อที่เหล็ก ถ้าต้องการขั่วลบก็ต่อที่คาร์บอนฟีล พอต่อได้แล้วอุปกรณ์ไฟฟ้าจะใช้พลังงานไฟฟ้า ดังนั้นอิเล็กตรอนก็จะไหลออกจากเหล็กเข้าสู่อุปกรณ์ไฟฟ้าจากนั้นอิเล็กตรอนก็จะวิ่งไปหาคาร์บอนฟีล เหล็กเราจะพบในสภาพในธรรมชาติที่บริสุทธิ์ที่เป็นเหล็กไม่มีสนิมเลย..... เพราะตัวเองไม่อยากจะอยู่ในสภาพที่เป็นเหล็กแต่ว่าค่อนข้างน้อยก็คือว่ามันพยายามมันจะง่ายที่จะเสียอิเล็กตรอนให้กับออกซิเจนเราก็เลยเห็นมันเป็นเหล็กมันก็เหมือนเป็นว่าเป็นแรงผลักอยากจะเสียอิเล็กตรอนมันก็เหมือนมีการขับอิเล็กตรอนออกมานิดๆ เหล็กก็มีสภาพที่อยากให้อิเล็กตรอน เหล็ก 6 ก็มีสภาพอยากจะให้อิเล็กตรอน พอเป็นเช่นนี้ก็จะเกิดสภาพที่ว่าอิเล็กตรอนพยายามที่จะไหลจากเหล็กไปหาอุปกรณ์ไฟฟ้าภายนอกแล้วก็ไหลแล้วก็ไหลกลับเข้าสู่แบตเตอรี่ทางขั่วบวกของแบตเตอรี่ อันนี้ก็คือการทำงานของแบตเตอรี่ ถามว่าอิเล็กตรอนทำไมไม่ไหลอยู่ภายในแบตเตอรี่คำตอบก็คือว่าตัวอิเล็กโทรไลต์มีคุณสมบัติไม่ยอมให้อิเล็กตรอนไหลผ่านหรือตัวอิเล็กโทรไลต์จะยอมให้บวกไหลผ่านเท่านั้น ดังนั้นอิเล็กตรอนจะไม่ไหลในแบตเตอรี่ แต่ประจุบวกจะไหลอยู่ในแบตเตอรี่ อิเล็กตรอนจะโดนบังคับให้ไหลออกมาสู่วงจรไฟฟ้าข้างนอกออกจากวงจรขั่วลบไหลออกอุปกรณ์ไฟฟ้าภายนอกแล้วไหลกลับมายังไฟฟ้าขั่วบวกเพื่อที่จะทำให้เหล็ก 6 กลายเป็นเหล็ก 3 ส่วนทางขั่วลบเหล็กธรรมดากลายเป็นเหล็ก 3 ในลักษณะนี้ นี่คือการทำงานของแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยใช้สารประกอบของเหล็กเป็นสารหลักในการทำปฏิกิริยาในแบตเตอรี่ บทบาทของคาร์บอนฟีลคือให้อิเล็กตรอนไหล บทบาทของสนิมเหล็กคือเป็นสารปฏิกิริยาในแบตเตอรี่ชนิดนี้ สรุปคือพอได้ 1 เซลล์เราก็เอามาต่ออนุกรมกันหลายๆเซลล์เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าตามที่ต้องการ ถ้าขนานกันจะได้แรงดันเท่าเดิม ถ้าอนุกรมกันก็จะได้แรงดันเพิ่มขึ้นตามแต่อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เราต้องการใช้ อย่างเช่นไฟฟ้าฉ่ายก็ใช้แรงดันไม่มาก 3 โวลต์ไฟก็ติดแล้ว แต่ถ้าเป็นรถของเล่นอาจจะต้องการมากกว่า 3 โวลต์เพื่อที่จะให้มันขับคือแล้วแต่ชนิดของอุปกรณ์ หลังจากที่เอาแบตเตอรี่มาชาร์ตไฟเราก็จะได้ไฟออกมาจากแบตเตอรี่ดังที่แสดงให้เห็นในไฟฉ่ายนี้ การแสดงที่เห็นได้ชัดสำหรับแบตเตอรี่ชนิดนี้ก็คืออาจจะเป็นไฟส่องทางในตอนกลางคืนซึ่งมันง่ายต่อการสร้างและไม่เป็นพิษแล้วก็ถ้าทำให้ขนาดใหญ่ก็จะสามารถใช้ขับออกรถของเล่นได้ ในการชาร์ตเราก็จะชาร์ตอยู่ประมาณที่ 1.6-1.7 โวลต์ต่อเซลล์ ถ้าชาร์ตหลายตัวก็คูณกันไป คราวนี้แรงดันในการใช้มันจะอยู่ที่ .7 โวลต์ต่อเซลล์ต่ออนุกรมกัน 2 เซลล์ก็จะได้ 1.4 โวลต์ต่อเซลล์ 3 เซลล์ก็ 2.1 โวลต์ต่อเซลล์ แต่แรงดันการชาร์ตอย่างที่บอกอยู่ประมาณ 1.6-1.7 โวลต์ อันนี้คือผลของการวิจัย ในอนาคตอาจจะเปลี่ยนแปลงได้แต่นี่คือจุดเริ่มต้น ปัญหาสำคัญคือมันมีการเสือม ดังนั้นในอนาคตถ้าพัฒนาขึ้นให้มันเสือมช้าลง ซึ่งตอนนี้ทำได้ประมาณ 30 ครั้งความจุมันลดลงในอนาคตก็จะมีการวิจัยเพิ่มขึ้นแล้วก็คาดหวังว่ามันจะเป็นรูปแบบแบตเตอรี่อันหนึ่งซึ่งเป็นมิตรต่อเรา มันอาจจะมีรูปแบบอื่นเพิ่มเติมขึ้นมา เทคโนโลยีที่คาดหวังว่าจะมาปรับปรุงแบตเตอรี่น่าจะเป็นส่วนของเทคโนโลยีวัสดุขนาดนาโนเพื่อที่จะทำให้การนำไฟฟ้า เนื่องจากว่าสนิมเหล็กไม่นำไฟฟ้ามันต้องการพื้นที่สำผัสมากเราต้องหาวัสดุอันหนึ่งมาเป็นตัวคั่นเป็นตัวเชื่อมต่อสนิมเหล็กกับขั่วมันในการที่มันจะทำปฏิกิริยาทำให้มันนำไฟฟ้าได้มากขึ้นเมื่อมันทำปฏิกิริยาไปแล้วกลายเป็นสนิมเหล็กมันจะได้ไม่นำไฟฟ้า อันนี้ก็คือปัญหาที่เกิดขึ้นก็เป็นผลทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้มันมีความจุค่อนข้างน้อยอยู่ ณ ตอนนี้แต่ก็สามารถแก้โดยการเทคโนโลยีที่เจริญก้าวหน้าขึ้นไปเมื่อมันพบว่าสมควรที่จะนำมาประยุคใช้ต่อก็จะแก้ปัญหานี้ได้
ที่มา : -
ข่าวเมื่อ : 25 May 12 / 14:52
โดย : -