เคลือบเหล็กแผ่นด้วยสี เพื่อผลิตไฟฟ้าจากแสง

อืม...บลอกนี้มีหลากหลายเรื่องจริง วันนี้มาศึกษาความคิดสร้างสรรค์ในการนำพลังงานแสงมาใช้อีกวิธีหนึ่ง โดยหลักการไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่รูปแบบวิธีน่าจะเป็นประโยชน์ดี (ช่างคิดจริงๆ)

ถ้าสังเกตโครงสร้างต่างๆ ในสิ่งแวดล้อมรอบตัวเรา จะพบว่ามีโครงสร้างที่สร้างจากเหล็กแผ่นไม่น้อย เช่น ตัวถังรถต่างๆ หลังคาทางเดินในบางที่ แผ่นป้ายสัญญาณจราจร บอกทางหรือบอกจังหวัด หรือแผ่นโฆษณาบางชนิด

ถ้าแผ่นเหล็กเหล่านี้เคลือบด้วยสี โดยใช้เทคโนโลยีของสารสีที่มีคุณสมบัติในการปล่อยอิเล็กตรอน เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสง ก็สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากอิเล็กตรอนที่ออกมาได้ เทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีที่จำลองการสร้างพลังงานจากการสังเคราะห์แสงของพืช (ภาพ ในพืชอิเล็กตรอนที่ปล่อยจากคลอโรฟิลล์)

              (Figure Source: http://www.aisin.com)

ทีมนักวิจัยจากหลายประเทศ (ลองค้นดูซิ) ต่างสนใจในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ ในอังกฤษมีความคิดที่จะผสานเทคโนโลยีเข้าไปในบนผิวเหล็ก โดยทำเป็นสีสำหรับทาเหล็ก (เรียก photovoltaic paint หรือ solar paint) จะได้เซลแสงอาทิตย์ชนิดใหม่ ที่ดีกว่าเทคโนโลยีอื่น คือ สามารถดูดกลืนแสงหลายความยาวคลื่น ดังนั้นเก็บพลังงานได้แม้ในวันที่ท้องฟ้าปกคลุมด้วยเมฆ และราคาถูกกว่า

วิธีการทำ คือในขั้นตอนผลิตเหล็กแผ่นในโรงงานทำเหล็ก จะนำสีมาทาเคลือบแผ่นเหล็กสี่ชั้น
• ชั้นของสีรองพื้น (undercoat)
• ชั้นของเซลแสงอาทิตย์ที่ใช้เม็ดสี (dye-sensitized solar cells)
• ชั้นของอิเล็กโตรไลท์ (มีไอโอดีนละลายในสารละลายไอโอไดด์ เกิดเป็น tri-iodide ion) หรือไททาเนียม ไดอ็อกไซด์ (electrolyte or titanium dioxide)
• ชั้นฟิล์มเคลือบป้องกัน (protective film)

ดูภาพหลักการประกอบ แสงตกมาที่เซลแสงอาทิตย์ชนิดนี้ จะกระตุ้นโมเลกุลสีในนั้น ซึ่งทำหน้าที่ดูดกลืนแสง โมเลกุลที่ถูกกระตุ้นแล้วจะปล่อยอิเล็กตรอน เข้าสู่ชั้นของไททาเนียมไดอ็อกไซด์ ที่ทำหน้าที่เก็บอิเล็กตรอนและวงจร จากนั้นอิเล็กตรอนจะวิ่งกลับเม็ดสีโดยถูกดึงดูดโดยอนุภาคไอโอไดด์ในอิเล็กโตรไลท์เหลว กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อต่อเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้าใดก็ตามก็นำไปใช้เป็นพลังงาน

ภาพแสดงหลักการ รายละเอียดอาจไม่เหมือนทีเดียว (เพราะในภาพเม็ดสีที่ปล่อยอิเล็กตรอนจะถูกเคลือบบนเม็ดไททาเนียมไดอ็อกไซด์ แต่ใน solar paint ที่พูดถึงสีที่ปล่อยอิเล็กตรอนอยู่ชั้นหนึ่ง ไททาเนียมไดอ็อกไซด์กับโมเลกุลไอโอดีนอยู่อีกชั้นหนึ่ง แต่ส่วนประกอบต่างๆทำงานเหมือนกันในเซลแสงอาทิตย์ชนิดนี้) (Figure Source:  http://www.nsf.gov/news)

ถ้าคำนวณประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลงพลังงานแสงที่ประมาณ 11 เปอร์เซ็นต์ พื้นที่ผิวเหล็ก 100 ล้านตารางเมตร ในแต่ละปีละมีพลังงานไฟฟ้า 9,000 จิกะวัตต์ (GW) [solar radiation is ~1,000 W / square m] ---ยอดตัวเลขนี้อย่าไปจริงจังมาก บ้างว่าคำนวณหรือพิมพ์ผิด

ถ้าราคาถูกจริง อาจแพร่หลาย ตามทางเดินต่างๆ หรือเสาไฟฟ้า อาจให้แสงส่องสว่างของมันเอง

".........But two questions remain...will it be worth redesigning the electricity grid to accept and pay for power from such small providers? And will the added cost of the solar "panels" and a DC to AC inverter prohibit the technology." (excerpted from http://www.ecogeek.org/content/view/1441/....go there to read the full article, the original news from Swansea University, and interesting comments)

 

Reference
http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/story?id=53714&src=rss