ทีมวิจัยร่วมชิงหัว-ลิเวอร์พูล ค้นพบกลไกการเก็บประจุแบบใหม่
นครซินจู๋, ใต้หวัน–(BUSINESS WIRE)–16 ส.ค. 2564
เนื่องจากความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าที่สูงและต้นทุนต่ำแบตเตอรี่โลหะอากาศ (metal-air batteries) จึงเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่เป็นที่คาดหวังมากที่สุดแหล่งหนึ่งสำหรับอนาคต ทีมวิจัยร่วมของชิงหัว-ลิเวอร์พูล (Tsinghua-Liverpool) เพิ่งพัฒนากลไกการจัดเก็บประจุแบบใหม่ ซึ่งช่วยให้สามารถชาร์จซ้ำได้ภายในแบตเตอรี่แคลเซียม-แอร์ ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญของเทคโนโลยีแบตเตอรี่
ข่าวประชาสัมพันธ์ฉบับนี้เป็นแบบด้วยมัลติมีเดีย ดูฉบับเต็มได้ที่นี่ https://www.businesswire.com/news/home/20210816005031/en/
Lu ในห้องทดลองของ ศ. Hu ซึ่งเขาทำการทดลองเพื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้จาก NTHU และที่ UoL (ภาพ: National Tsing Hua University)
การค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Chemical Science โดยผู้เขียนรายงานฉบับนี้หลัก ๆ ได้แก่ Yi-Ting Lu ซึ่งเป็นนักศึกษาปริญญาเอกร่วมจากมหาวิทยาลัย Tsinghua กับ Liverpool โดยมี ศ. Chi-Chang Hu (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี NTHU) และ ศ. Laurence Hardwick (ภาควิชาเคมี UoL ) เป็นที่ปรึกษา
ความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ Ca-air
ศาสตราจารย์ Hu กล่าวว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบธรรมดามีความจุในทางปฏิบัติที่จำกัด ด้วยเหตุนี้นักวิจัยจำนวนมากจึงกำลังเร่งพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ทางเลือก โดยมุ่งเน้นไปที่แบตเตอรี่โลหะ-อากาศที่มีสังกะสี ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม และอลูมิเนียม ข้อดีของแบตเตอรี่แคลเซียม-แอร์คือพลังงานจำเพาะสูง ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมถึงห้าเท่า อย่างไรก็ตาม ยังมีอุปสรรคบางประการต่อความเป็นไปได้ของการใช้แบตเตอรี่แคลเซียม-แอร์ โดยข้อเสียเปรียบหลักประการหนึ่ง นั่นคือการไม่สามารถชาร์จใหม่ได้
Lu อธิบายว่าแบตเตอรี่โลหะ-อากาศเป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มักใช้โลหะแอคทีฟเป็นอิเล็กโทรดลบ และใช้วัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนเมื่อสัมผัสกับอากาศเป็นอิเล็กโทรดบวก เมื่อโลหะออกซิไดซ์ออกซิเจน ขั้วบวกจะลดลงทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
หลังจากสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกปีแรกที่ NTHUแล้ว Lu ได้ลงทะเบียนเรียนที่ Stephenson Institute for Renewable Energy ที่ UoL ในเดือนกันยายน 2561 โดยมี Prof. Hardwick เป็นที่ปรึกษา เขาเริ่มทำวิจัยเกี่ยวกับอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ในแบตเตอรี่แคลเซียม-แอร์
Lu พบเมื่อมีการชาร์จและคายประจุอิเล็กโทรดเดียวซ้ำแล้วซ้ำอีก ในตอนแรกจะไม่สามารถสังเกตการย้อนกลับได้ แต่หลังจากผ่านไปสองสามรอบอิเล็กโทรดจะค่อย ๆ แสดงการกลับตัวได้บางส่วน น่าแปลกที่ผลลัพธ์ที่ได้ ดูแตกต่างไปจากผลงานวิจัยก่อนหน้าอย่างสิ้นเชิง ทีมวิจัยได้ทำการทดลองหลายครั้งเพื่อเปิดเผยกลไกเบื้องหลังปรากฏการณ์นี้ บนพื้นผิวอิเล็กโทรด ผลิตภัณฑ์ที่มาจากการคายประจุจะก่อตัวเป็นชั้นกลางของแคลเซียมออกไซด์ (CaxOy) ซึ่งผลิตภัณฑ์การปลดปล่อยออกซิเจนที่เรียกว่าซูเปอร์ออกไซด์ถูกกักเอาไว้ ปล่อยให้ซูเปอร์ออกไซด์ถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย สิ่งนี้บ่งชี้ว่าออกซิเจนอาจถูกออกซิไดซ์/ลดปริมาณซ้ำๆ เพื่อให้เซลล์ถูกปล่อยออก/ชาร์จใหม่อย่างต่อเนื่อง
ดร.Alex Neale นักวิจัยหลังปริญญาเอก หรือ โพสต์-ด็อก ของลิเวอร์พูล ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมวิจัยด้วย กล่าวว่า ด้วยการตรวจสอบทางเคมีไฟฟ้าและสเปกโทรสโกปีอย่างเป็นระบบ ทีมงานเริ่มเข้าใจที่มาของกลไกการเก็บประจุนี้ ซึ่งช่วยให้ระบบย้อนกลับของระบบในระดับที่มองไม่เห็นก่อนหน้านี้ สำหรับแบตเตอรี่แคลเซียม-แอร์
ศ. Hardwick กล่าวว่าทีมงานจะมุ่งเน้นไปที่การออกแบบระบบแบตเตอรี่ใหม่ที่ใช้กลไกการเก็บประจุที่ค้นพบใหม่นี้ เขาเสริมว่าการวิจัยแบบร่วมมือกันนี้ทำให้การค้นพบของพวกเขาเป็นไปได้ และมีแผนสำหรับความร่วมมือที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นระหว่าง NTHU และ UoL ในอนาคต
ดูเวอร์ชันต้นฉบับบน businesswire.com: https://www.businesswire.com/news/home/20210816005031/en/
ติดต่อ:
Holly Hsueh
NTHU
(886)3-5162006
เนื้อหาใจความในภาษาต้นฉบับของข่าวประชาสัมพันธ์ฉบับนี้เป็นฉบับที่เชื่อถือได้และเป็นทางการ การแปลต้นฉบับนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่ออำนวยความสะดวกเท่านั้น และควรนำไปเทียบเคียงอ้างอิงกับเนื้อหาในภาษาต้นฉบับ ซึ่งเป็นฉบับเดียวที่มีผลทางกฎหมาย
