นักวิทยาศาสตร์พยายามหาทางใช้ประโยชน์จากธรรมชาติเพื่อสร้างไฟฟ้ามาหลายปี ไม่ใช่แค่แสงอาทิตย์ หรือลมแล้ว ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์คิดค้นวิธีผลิตกระแสไฟฟ้าที่ยั่งยืน และสามารถผลิตได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยใช้อากาศและจุลชีพบางชนิดเท่านั้นเอง
ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตต์ แอมเฮิร์สต์ ตีพิมพ์ผลงานวิจัยที่ผลิตอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าจากอากาศที่ชื่อ ‘ดิแอร์–เจน (The Air-gen)’ ในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา อุปกรณ์นี้สามารถสร้างไฟฟ้าจากอากาศได้จริง โดยไม่ใช้อะไรเลยนอกจากอากาศรอบๆ เพราะใช้โปรตีนที่นำไฟฟ้าได้ผ่านสายไฟนาโน โดยสร้างขึ้นมาจากจุลชีพในตระกูลจีโอแบคเทอร์ (Geobacter genus)
การค้นพบนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ ตอนที่จุน เยา วิศวกรไฟฟ้า สังเกตเห็นว่าอุปกรณ์ที่เขากำลังทดลองอยู่นั้นผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นมาได้เอง ลักษณะที่สายไฟนาโนสัมผัสกับอุปกรณ์นี้สร้างกระแสไฟฟ้าขึ้น “ผมพบว่าการสัมผัสกับความชื้นในบรรยากาศ และโปรตีนที่สายไฟนาโนดูดซับน้ำสร้างแนวไฟฟ้าทั่วอุปกรณ์”
ดิ แอร์–เจน ประกอบด้วยแผ่นฟิล์มบางๆ ของสายไฟนาโนโปรตีน ซึ่งมีความหนาเพียงแค่ 7 ไมโครเมตร ตั้งอยู่ระหว่างอิเล็กโทรด 2 ชิ้น และเปิดรับอากาศภายนอกด้วย การที่ได้สัมผัสกับอากาศภายนอกนี้เองทำให้ฟิลม์สายไฟนาโนสามารถดูดซับไอน้ำที่อยู่ในบรรยากาศได้ ทำให้อุปกรณ์ชิ้นนี้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ต่อเนื่องระหว่างอิเล็กโทรด 2 แผ่น นักวิจัยกล่าวว่า การชาร์จไฟนี้มาจากแนวความชื้นที่สร้างการแพร่กระจายของโปรตอนในวัสดุสายไฟนาโน
งานวิจัยก่อนหน้านี้ใช้สายไฟนาโนที่ทำมาจากวัสดุอื่น เช่น กราฟีน ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าได้แค่เวลาสั้นๆ ประมาณไม่กี่วินาทีเท่านั้น แต่แอร์–เจน สามารถผลิตกระแสไฟ 0.5 โวลต์ ความเข้มข้น 17 ไมโครแอมแปร์ต่อ 1 ตารางเซนติเมตร แม้จะไม่มาก แต่นักวิจัยบอกว่าถ้าเชื่อมต่ออุปกรณ์นี้หลายๆ ตัวมันก็สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าพอสำหรับชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์ได้ โดยไม่มีขยะและไม่ใช้อะไรเลยนอกจากความชื้น
ขณะที่เดเรค เลิฟเล นักจุลชีพวิทยาคนหนึ่งของทีม ผู้ค้นพบว่า จุลชีพที่อยู่ในตระกูลจีโอแบคเทอร์ สามารถผลิตแม่เหล็กได้ในพื้นที่ซึ่งไม่มีออกซิเจน และสามารถผลิตไฟฟ้าได้ด้วย ตอนนี้เขาก็กำลังพัฒนาแบคทีเรียสายพันธุ์หนึ่งของอี โคไล ซึ่งสามารถสร้างสายไฟนาโนโปรตีนได้มากกว่านี้ โดยหวังว่าจะช่วยให้สามารถสร้างอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าเพื่อการค้าได้ในที่สุด จนทดแทนแบตเตอรี่ในโทรศัพท์มือถือได้
ส่วนเยาบอกว่า เป้าหมายสูงสุดคือทำให้มันเป็นสเกลที่ใหญ่ขึ้นในอนาคต เช่น เป็นไฟที่ใช้ในบ้านผ่านสายไฟนาโนที่ติดตั้งบนผนัง เพราะถ้าทำได้ในระดับอุตสาหกรรม ก็จะเป็นการผลิตพลังงานที่ยั่งยืนได้ อีกปัญหาหนึ่งในตอนนี้ก็คือ การผลิตสายไฟนาโนยังมีปริมาณจำกัด
ที่มา:
https://newatlas.com/energy/air-gen-water-vapor-electricity/
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2010-9
https://www.gazettenet.com/UMass-team-develops-technology-that-creates-electricity-from-air-32745703
ภาพ : gettyimages
Tags: เครื่องผลิตไฟฟ้า, พลังงานทดแทน, ดิแอร์-เจน
