 |
| รถยนต์พลังงานไฮโดรเจนของญี่ปุ่นทีเปิดตัวไปตอนกลางปี ซึ่งสหรัฐก็พยายามจะผลิตให้ได้บ้าง จะได้เลิกง้อน้ำมันดิบจากต่างประเทศ |
|
 |
|
เอเอฟพี/นิวยอร์กไทมส์ - นักวิจัยในห้องปฏิบัติการนิวเคลียร์ของรัฐบาลสหรัฐ ร่วมมือกับบริษัทเซรามิกส์ค้นพบวิธีการใหม่ในการสร้างไฮโดรเจนบริสุทธิ์ซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีการอื่นๆ โดยจะเพิ่มความเป็นไปได้ในการนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ทางอ้อม และจะกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญนำไปสู่การสร้างพลังงานแหล่งใหม่ หวังทำให้สหรัฐเลิกการพึ่งพาน้ำมันดิบจากต่างชาติ
หลังจากที่ ประธานาธิบดีจอร์จ บุช (George W. Bush) ได้ประกาศเมื่อปีที่แล้วถึงแผนการมูลค่า 1.2 พันล้านดอลลาร์ เพื่อพัฒนารถยนต์พลังไฮโดรเจน โดยหวังลดการเป็นเมืองขึ้นทางน้ำมันจากต่างประเทศ ขณะนี้นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการด้านวิศวกรรมและสิ่งแวดล้อมแห่งชาติของรัฐบาล ในไอดาโฮ (US government's Idaho National Engineering and Environmental Laboratory : INEEL) ได้ร่วมมือกับบริษัทเซรามาเท็ก อินซ์ (Ceramatec Inc.) แสดงแบบจำลองจากคอมพิวเตอร์ให้เห็นว่าพวกเขาสามารถแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำร้อนได้ด้วยการใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้จริง
การพัฒนาครั้งนี้จะนำให้สหรัฐฯ สร้างพลังงานไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนรถยนต์ และใช้พลังงานเพื่อจุดประสงค์อื่นๆ ทั้งนี้ผู้เชี่ยวชาญได้ชี้ถึงอุปสรรคสำคัญในการนำไปสู่ยุคประหยัดพลังงานด้วย "ไฮโดรเจน" ว่า มีอุปสรรคใหญ่อยู่ 3 อย่างคือ การผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์ในราคาที่ต่ำ, การค้นหาวิธีการเคลื่อนย้ายและเก็บไฮโดรเจนลงในยานพาหนะเพื่อเตรียมใช้งาน และยับยั้งการลดราคาลงอย่างรวดเร็วของเซลล์เชื้อเพลิง |
|
|
| "น้ำ" พลังงานมหาศาล นอกจากจะใช้พลังงานสร้างกระแสไฟฟ้าแล้ว "ไฮโดรเจน" ในน้ำก็สามารถสกัดออกมาสร้างพลังงานได้อีกทางหนึ่ง |
|
|
สตีเฟน เฮอร์ริง (J. Stephen Herring) ที่ปรึกษาทีมวิศวกรของโครงการกล่าวว่า ขณะนี้เราได้ผ่าอุปสรรคก้าวแรกไปแล้ว โดยทีมผู้พัฒนาระบุว่า สามารถใช้ไฮโดรเจนเป็นพลังงานแทนน้ำมันได้โดยไม่ต้องแก้ไขอุปกรณ์ของยานพาหนะต่างๆ
เฮอร์ริง อธิบายว่า หัวใจของโครงการนี้ คือความพยายามพัฒนาวิธีการที่สะดวกที่สุดในการสร้างไฮโดรเจน ซึ่งก่อนหน้านี้ก็คือการใส่กระแสไฟฟ้าลงไปในน้ำเพื่อแยกโมเลกุลของน้ำ หรือ เอชทูโอ (H2O) โดยให้ไฮโดรเจน (H) ออกจากออกซิเจน (O) กระบวนการนี้เรียกว่า "อิเล็กโทรไลซิส" (electrolysis) หรือการแยกสลายด้วยไฟฟ้า แต่กระแสไฟฟ้าที่มาจากถ่านหิน ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานใหญ่ที่สุดของสหรัฐ นอกจากต้องเผาถ่านหินจำนวนมากเพื่อให้ได้พลังงานออกมาเพียง 3.5 ใน 4 ส่วนแล้ว ยังมีคาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจน ออกไซด์แถมออกมาด้วย
ขณะเดียวกันก็สามารถสร้างไฮโดรเจน ด้วยการผสมไอน้ำกับก๊าซธรรมชาติ และแยกโมเลกุลทั้ง 2 ออกจากกัน แต่นี่ก็จะทำให้ราคาของก๊าซธรรมชาติสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว
อย่างไรก็ดีวิธีการ การแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำโดยการใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นั้นจะให้จำนวนไฮโดรเจนมากกว่าวิธีการผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในน้ำเพื่อแยกไฮโดรเจนออกจากออกซิเจน นับเป็นก้าวสำคัญที่จะนำไปสู่การผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมาก ๆ แต่ว่าโครงการนี้ต้องการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ชนิดใหม่ขึ้น เพราะสหรัฐเลิกสร้างเครื่องปฏิกรณ์ไปแล้ว ซึ่งงบประมาณในการก่อสร้างไม่อาจประเมินได้ในขณะนี้
วิธีการใหม่นี้ รวมถึงการปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าสู่น้ำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นจนโมเลกุลของน้ำแตกออกมา และที่กรองเซรามิกก็จะแยกออกซิเจนออกจากไฮโดรเจน ไฮโดรเจนที่ได้จะมีพลังงานลดลงครึ่งหนึ่ง แต่ยังเป็นปริมาณที่ยอมรับได้ ซึ่งมีมากพอที่จะนำมาแทนน้ำมันดิบที่นำเข้าและราคาแพง
ทั้งนี้ แนวคิดที่จะสร้างเตาปฏิกรณ์ขึ้นมาใหม่ ก็เพื่อทำความร้อนให้กับตัวกลางทำความเย็นในแกนของนิวเคลียร์ ซึ่งก็คือ "ฮีเลียม" โดยจะต้องร้อนถึง 1,000 องศาเซลเซียส หรือมากกว่า 1,800 องศาฟาเรนไฮต์ ส่วนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของสหรัฐที่มีอยู่เดิม ซึ่งขณะนี้ใช้กำเนิดพลังงานไฟฟ้าอยู่นั้น สามารถรักษาพลังงานความร้อนไว้ได้แค่เพียง 300 องศาเซลเซียส
อย่างไรก็ดี จุดหมายในการสร้างเตาปฏิกรณ์ขึ้นมาใหม่นี้ก็เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ชุมชนประมาณ 300 เมกาวัตต์ ซึ่งมากพอที่จะเดินเครื่องปรับอากาศ 300,000 ตัว หรือผลิตไฮโดรเจนให้ได้ 2.5 กิโลกรัมต่อวินาที และเมื่อนำไปใช้แล้วไฮโดรเจน 1 กิโลกรัมจะได้พลังงานเท่ากับพลังงานจากน้ำมันเบนซีนไร้สารตะกั่ว 1 แกลลอน และถ้าหากจะนำไปใช้แทนน้ำมันนำเข้าในสหรัฐ จะต้องผลิตไฮโดรเจนให้สามารถทดแทนน้ำมันเบนซีนได้ถึง 400,000 แกลลอนต่อวัน
|
Download PDF File
http://www.dede.go.th/dede/fileadmin/re/hydrogen/USA._Hydrogen_from_water.pdf
สรุปวิธีการแยก H ออกจาก H2O คือ
1. วิธีที่ได้ไฮโดรเจนมากที่สุดโดยใช้ เตาปฏิกรนิวเคลียร์-แยก H ออกจากน้ำร้อน (สหัฐฯ จะพัฒนาต่อ)
2. ใฃ้กระแสไฟฟ้าเข้าไปในน้ำซึ่งได้จากแผ่นโฟโตทาอิก หรือโซล่าเซลล์ที่ชาวบ้านเรียกกัน (ญี่ปุ่นคิดได้)
3. โดยใช้ตัวกรองเซรามิก แต่จะได้ไฮโดรเจนออกมาครึ่งนึง
ซึ่งแนวความคิดทั้ง 3 มี วิธี่ที่ 2 ที่ญี่ปุ่นเป็นเจ้าแรกที่พัฒนาออกมาจนสำเร็จและใฃ้งานได้ในขณะนี้ ส่วนวิธีอื่นๆ นั้นอยู่ในขั้นการประเมิน
คำอธิบายทางวิทยาศาตร์
เมื่อให้พลังงานกับไฮโดรเจน พลังงานที่ให้คือไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือน้ำ เหมือนกับเราเอาไม้ไปเผาไฟ พลังงานที่ให้คือความร้อนจากไฟ ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือเถ้าถ่าน ดังนั้น น้ำคือขี้เถ้าของไฮโดรเจนนะเอง [ต้องเข้าใจก่อนว่าโดยทั่วไปการเผาไหม้(ติดไฟ) เกิดจากสารทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ในอากาศ แล้วปลดปล่อยพลังงานความร้อนและแสงสว่างออกมา]
เมื่อ ไฮโดรเจนและออกซิเจนได้รับพลังงานสูงพอ (เรียกว่าพลังงานก่อกัมมันต์) ก้จะเกิดปฏิกิริยากัน ระหว่างเกิดปฏิกิริยา น้ำที่ได้รับพลังงาน จะมีพลังงานจลน์สูงมาก ทำให้มีความร้อนมาก ในระยะเวลาสั้นมาก ก๊าซเกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็ว... แล้วก้ ตูม!!! ระเบิดออกมาเป็นน้ำ หรือในบางกรณีไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้า เช่น การระเบิดของยานไฮเดนเบิร์ก (บอลลูนไฮโดรเจน) ตอนมันระเบิดก้เกิดน้ำเหมือนกัน
You're Questions ?
ไฮโดรเจน และ ออกซิเจน จับกันแน่น โดยพันธะ ที่เรียกว่าพันธะไฮโดนเจน (H-bond) ผลที่ตามมา คือ มันไม่แตกตัว และ ปล่อยพลังงานออกมา แต่ถ้าแยกไฮโดรเจนออกจากออกซิเจนได้แล้ว มันก็ระเบิดเลยสิครับ(เผาไหม้ได้เร็วมากๆ) ??
พันธะไฮโดรเจน
 
ทำไมน้ำ (H2O) จึงไม่ติดไฟ ? (จากทฤษฎีที่ว่า ไฮรโดรเจนติดไฟได้ง่าย)
การจะติดไฟของน้ำ สารที่ติดไฟได้คือไฮโดรเจน (ออกซิเจนไม่ติดไฟ) จะต้องสลายพันธะกับออกซิเจน แล้วหลุดออกไปเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ
ส่วนเหตุผลที่ไม่เกิดเหตุการณ์ดังกล่าวขึ้นเพราะ
พลังงานจากไฟที่ให้แก่น้ำไม่เพียงพอต่อการสลายพันธะเดิม แล้วไปสร้างพันธะใหม่กับออกซิเจนในอากาศ บวกกับน้ำนำความร้อนได้ดี พลังงานที่ใส่เข้าไปจะถูกกระจายไปยังทุกโมเลกุลของน้ำรอบๆ แต่ถ้าหากใช้ไฟฟ้าหรือแหล่งพลังงานสูงใส่ไปในน้ำ น้ำก้จะสลายพันธะแยกกลายเป็นไฮโดรเจนกับออกซิเจนอีกครั้ง พันธะเดิมสลายก็จริง แต่ไฮโดรเจนไม่ออกซิเดชัน(ทำปฏิกิริยากับออกซินเจน)ให้เห็นเนื่องจากพลังงานไม่พอจึงไม่เกิดไฟ ถึงจะให้พลังงานพอ ก้จะเกิดการระเบิดจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของก๊าซแทน
หาอ่านเพิ่มเติม http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lecture/waterph/1.htm
หัวข้อที่เกี่ยวข้อง http://gotoknow.org/blog/epigram/196126
|
