นักวิจัยพัฒนาแบตเตอรี่ “โซเดียมไอออน” ให้เก็บพลังงานได้ยาวนานขึ้น และยังเพิ่มคุณสมบัติในการกรองเกลือออกจากน้ำทะเล เพื่อผลิตน้ำสะอาดดื่มได้

นักวิทยาศาสตร์ยกระดับ "แบตเตอรี่โซเดียมไอออน" ให้ก้าวข้ามขีดจำกัดเดิม โดยนวัตกรรมนี้ไม่เพียงช่วยกักเก็บพลังงานไฟฟ้าได้ยาวนานขึ้น แต่ยังมาพร้อมความสามารถอันน่าทึ่งในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลเพื่อผลิตน้ำดื่มสะอาดได้ในระหว่างกระบวนการชาร์จไฟ ถือเป็นนวัตกรรมที่ตอบโจทย์ทั้งวิกฤตพลังงานและน้ำจืดได้ในเวลาเดียวกัน

ยกระดับศักยภาพของโซเดียมไอออน

งานวิจัยจากทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจากมหาวิทยาลัยเซอร์เรย์ (University of Surrey) สถาบันวิจัยชั้นนำจากประเทศอังกฤษ ร่วมกับผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุศาสตร์ ได้เผยความสำเร็จในการพัฒนาโครงสร้างระดับนาโนของ "แบตเตอรี่โซเดียมไอออน" ให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างก้าวกระโดด ถือเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน เนื่องจากโซเดียมสกัดได้จากเกลือแกงทั่วไปซึ่งมีปริมาณมหาศาลกว่าลิเทียมหลายเท่าตัว ช่วยลดต้นทุนการผลิตและสร้างความยั่งยืนให้แก่ระบบกักเก็บพลังงานในอนาคต

กักเก็บพลังงานได้ยาวนานและเสถียรขึ้น

จากเดิมที่แบตเตอรี่โซเดียมไอออนมักมีข้อจำกัดเรื่องการเก็บไฟได้น้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเทียม แต่ผลการทดลองล่าสุดพบว่ามีการพัฒนาขั้วแอโนด (Anode) จากคาร์บอนโครงสร้างพิเศษ ช่วยให้ไอออนของโซเดียมยึดเกาะได้ดีขึ้น ส่งผลให้เก็บประจุไฟฟ้าได้มากกว่าเดิมและมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ยังมีความปลอดภัยสูงกว่า เพราะลดความเสี่ยงการเกิดความร้อนสะสมจนลุกไหม้ เหมาะสำหรับการเป็นแหล่งเก็บไฟสำรองทั้งในระดับครัวเรือนและภาคอุตสาหกรรม

การเพิ่มประสิทธิภาพให้แบตเตอรี่โซเดียมไอออน ด้วยการแช่ในน้ำ

นวัตกรรม 2-in-1 ชาร์จไฟพร้อมผลิตน้ำดื่ม

สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดคือฟังก์ชันการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล (Desalination) โดยเทคโนโลยีนี้เปลี่ยนแบตเตอรี่ให้ทำหน้าที่เป็นเครื่องกรองน้ำในตัว เมื่อมีการชาร์จหรือคายประจุ ไอออนของโซเดียมและคลอไรด์จะถูกดึงแยกออกจากน้ำผ่านเยื่อพิเศษภายในเซลล์ กระบวนการนี้ทำให้น้ำทะเลกลายเป็นน้ำจืดสะอาดที่ดื่มได้โดยไม่ต้องพึ่งพาพลังงานภายนอกเพิ่มเติม ถือเป็นการใช้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าแก้ปัญหาวิกฤตพลังงานและน้ำดื่มไปพร้อมกัน

แก้ปัญหาน้ำและไฟในพื้นที่ห่างไกล

เทคโนโลยีนี้ถูกออกแบบมาเพื่อสร้างประโยชน์ให้แก่ผู้คนในวงกว้าง โดยเฉพาะในพื้นที่ชายฝั่งทะเลหรือเกาะห่างไกลที่ประสบปัญหาขาดแคลนทั้งระบบไฟฟ้าที่เสถียรและน้ำดื่มสะอาด เนื่องจากการผลิตแบตเตอรี่ชนิดนี้ไม่ต้องใช้โลหะหายากและราคาแพง ทำให้บริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์กักเก็บพลังงานในอนาคตสามารถเข้าถึงวัสดุได้ง่ายขึ้น ส่งผลให้ราคาของระบบสำรองไฟถูกลงอย่างมาก ประชาชนในประเทศกำลังพัฒนาหรือพื้นที่ทุรกันดารจะสามารถติดตั้งระบบนี้เพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงอาทิตย์หรือลมไว้ใช้ในเวลากลางคืน พร้อมกับมีน้ำดื่มสะอาดไว้ใช้ในชีวิตประจำวัน ช่วยยกระดับสุขอนามัยและคุณภาพชีวิตได้พร้อมกัน

ลดการพึ่งพาโลหะหายากและรักษาสิ่งแวดล้อม

ในมิติของสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่โซเดียมไอออนถือเป็น "พลังงานสีเขียว" ที่ช่วยลดการพึ่งพาการทำเหมืองลิเทียมและโคบอลต์ที่มักส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศอย่างรุนแรง การเปลี่ยนมาใช้โซเดียมซึ่งสกัดได้จากน้ำทะเลหรือเกลือสินเธาว์จึงเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อโลกมากกว่า นอกจากนี้ กระบวนการผลิตและการรีไซเคิลแบตเตอรี่ชนิดนี้ยังมีขั้นตอนที่ไม่ซับซ้อนและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่าเดิม ทำให้นักวิชาการเชื่อมั่นว่าเทคโนโลยีนี้จะช่วยขับเคลื่อนสังคมคาร์บอนต่ำ (Low-carbon Society) และช่วยให้เป้าหมายการลดภาวะโลกร้อนใกล้ความเป็นจริงมากขึ้นผ่านการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างคุ้มค่า

ความสำเร็จในการพัฒนาแบตเตอรี่โซเดียมไอออนครั้งนี้ไม่ได้เป็นเพียงแค่การปรับปรุงอุปกรณ์เก็บไฟทั่วไป แต่เป็นการสร้างโซลูชันแบบองค์รวมที่จัดการทั้งปัญหาพลังงานและทรัพยากรน้ำสะอาดพร้อมกัน ด้วยคุณสมบัติในการกักเก็บไฟที่ทรงพลัง ต้นทุนที่ต่ำลง และความสามารถในการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล จึงเป็นการยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้คนทั่วโลก โดยเฉพาะในพื้นที่ขาดแคลนทรัพยากร พร้อมทั้งเป็นก้าวสำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่ยุคเทคโนโลยีทันสมัยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง

ที่มาข้อมูล: surrey, newatlas, techspot, sciencedaily
ที่มาภาพ: sciencedaily, surrey

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

แบตเตอรี่ "โซเดียมไอออน" เก็บพลังงานได้นานขึ้น พร้อมเปลี่ยนน้ำทะเลเป็น "น้ำดื่ม"