วันอังคาร, ตุลาคม 4, 2022
หน้าแรกCOLUMNISTSCarbon Nanotubes อีกโครงสร้างวัสดุคาร์บอนปฏิรูประบบพลังงาน
- Advertisment -spot_imgspot_img

Carbon Nanotubes อีกโครงสร้างวัสดุคาร์บอนปฏิรูประบบพลังงาน

Carbon Nanotubes: Materials for the Future Renewable Energy

“….ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes คือ อีกโครงสร้างหนึ่งของผลึกคาร์บอน Allotrope of Carbon ซึ่งเพิ่งค้นพบในปี พ.ศ.2534…”

ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes มีลักษณะคล้ายกับ ฟูลเลอรีน Fullerene ต่างกันที่ฟูลเลอรีน Fullerene มีโครงสร้างเป็นทรงกลม Spherical Shape แต่ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes มีโครงสร้างเป็นทรงกระบอก Cylindrical Shape ..

องค์ประกอบหลักของ Carbon Nanotubes ได้แก่ แกรไฟต์ หรือกราไฟต์ Graphite หรืออีกนัยหนึ่งก็คือ คาร์บอน Carbon นั่นเอง .. หากนำกราฟีน Graphene มาม้วนเป็นแท่งทรงกระบอกกลมยาว เราจะได้ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ถ้านำกราฟีน Graphene มาซ้อนกันเป็นชั้น ๆ เราจะได้กราไฟท์ Graphite ซึ่งเป็นวัสดุในถ่าน หรือไส้ดินสอ .. ในทางกลับกัน หากนำกราไฟต์ Graphite มาลอกออกเป็นชั้น ๆ จนเหลือความหนาเพียง 1 อะตอม เราก็จะได้กราฟีน Graphene นั่นเอง ..

Multi – Walled Carbon Nanotubes | Credit: Nanocompare

Carbon Nanotube Technology กำลังจะกลายเป็นเทคโนโลยีที่สร้างความปั่นป่วนต่อตลาดด้วยผลิตภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ๆ ที่สามารถเปิดตัวในตลาดได้มากมาย .. พวกมันแข็งแกร่งกว่าเหล็กหลายเท่า แต่น้ำหนักเบา และยืดหยุ่นอย่างเหลือเชื่อ เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม อีกทั้งยังโปร่งใส และบางกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์เพียงเส้นเดียวถึงล้านเท่า ..

คุณสมบัติที่น่าตื่นเต้นของท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ..

ในปี 2534 หรือ ค.ศ.1991 ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs ได้ถูกสร้างขึ้นโดยวิธีอาร์คดิสชาร์จ Arc Discharge จากนักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น Sumio Iijima หลังจากนั้นเป็นต้นมา CNTs ก็ได้รับความสนใจจากนักวิจัยทั่วโลก โดยต่างกล่าวเป็นเสียงเดียวกันว่า นี่คือ วัสดุแห่งอนาคต Futuristic Material ..

Carbon Nanotubes: CNTs เกิดจากการเรียงตัวของคาร์บอน เป็นแนวยาว มีรูปร่างเป็นโครงตาข่ายของคาร์บอน ม้วนเชื่อมติดกันเป็นรูปทรงกระบอกที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียงไม่กี่นาโนเมตร ซึ่งนักเคมีอธิบายไว้ว่า ท่อนาโนคาร์บอนเหล่านี้จะมีลักษณะเป็น Nonoelemental Polymer หรือโพลิเมอร์ที่ประกอบไปด้วยธาตุเพียงชนิดเดียว ซึ่งแตกต่างจากโพลิเมอร์โดยทั่วไปซึ่งจะพบอะตอมของธาตุอื่น ๆ ด้วย ..พวกมัน มีคุณสมบัติที่แข็งแรง และเหนียวกว่าเหล็กกล้า ความยืดหยุ่นสูง มีขนาดเล็ก แต่พื้นที่ผิวสัมผัสที่มากกว่าวัสดุทั่วไป สามารถนำไฟฟ้า หรือกลายเป็นฉนวนไม่นำไฟฟ้าได้ ขึ้นอยู่กับทิศทางของแนวการจัดเรียงตัวของอะตอมคาร์บอน อีกทั้งยังมีน้ำหนักเบา ทำให้สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวางในทางวิศวกรรม ด้วยศักยภาพในการบูรณาการอย่างไม่จำกัดในเกือบทุกภาคส่วนอุตสาหกรรมที่หลากหลาย Unlimited Potential for Integration in Almost Any Industry ได้อย่างยอดเยี่ยม ซึ่งรวมถึงภาคพลังงานด้วย ..

งานวิจัยส่วนใหญ่ในปัจจุบัน จึงเป็นการศึกษาเพื่อนำ Carbon Nanotubes: CNTs มาประยุกต์ใช้งานจริง .. ในปี 2548 จักรยานที่มีโครงซึ่งสร้างขึ้นจากโครงสร้างโลหะผสมกับ CNTs ผลิตโดยบริษัท BMC Switzerland ได้ถูกนำมาใช้ในการแข่งขัน Tour de France ซึ่งโครงจักรยานนี้มีน้ำหนักน้อยกว่า 1 Kg นับเป็นการฉีกกฎการผลิตโครงจักรยานที่แต่เดิมจะผลิตขึ้นจากโลหะน้ำหนักมากเพราะต้องการความแข็งแรง .. หลักจากนั้นก็ได้มีการนำ CNTs มาใช้กับวัสดุผสมกันอย่างแพร่หลาย โดยในช่วงแรกยังอยู่กับอุปกรณ์เครื่องกีฬา เช่น ไม้กอล์ฟ ไม้เทนนิส และไม้แบดมินตัน เป็นต้น .. ต่อมา ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs ได้เข้ามามีบทบาทอย่างมากในงานวิจัยทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ และภาคพลังงาน ไม่ว่าจะเป็นการนำมาใช้เป็นสารกึ่งตัวนำยิ่งยวด ทรานซิสเตอร์ในวงจรไอซีที ตัวนำไฟฟ้าขนาดนาโน ตัวเก็บประจุยิ่งยวด ชุดแบตเตอรี่ และระบบจัดเก็บพลังงาน เป็นต้น ..

สำหรับประเทศไทยนั้น การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต Carbon Nanotubes: CNTs อาจดูเหมือนจะล่าช้าไม่ทันอาการ แต่อย่างไรก็ตาม ทางเลือกในการพัฒนาวัสดุนาโน เช่น Carbon Fibers และ CNTs ของไทยจากของเหลือใช้ทางการเกษตร รวมทั้งขยะชีวภาพ ยังมีโอกาส และความเป็นไปได้สูง ซึ่งถือเป็นเรื่องใหม่ที่น่าสนใจ อีกทั้งประเทศไทย นอกจากจะเป็นประเทศเกษตรกรรมชั้นนำของโลกแล้ว ไทยเป็นหนึ่งในชาติที่ผลิตรถยนต์ส่งออกจำนวนมากเป็นอันดับต้น ๆ ของโลกด้วย จึงมีตลาดขนาดใหญ่ที่พร้อมรองรับการนำ CNTs มาประยุกต์ใช้งานในโครงสร้างชิ้นส่วนยานยนต์ .. ในทางการแพทย์นั้นก็เช่นกัน วัสดุชีวภาพ Biological Material ที่เป็นชีวมวล Biomass จากภาคการเกษตร เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่ง เนื่องจากในภาคส่วนนี้ ยังมีผู้ผลิตน้อยรายในตลาด ดังนั้น จึงกลายโอกาสทางธุรกิจที่เปิดกว้างสำหรับภาคอุตสาหกรรมไทยจากนี้ไป รวมถึงการนำมาใช้ประโยชน์ในด้านการผลิตยา และเวชภัณฑ์สำคัญในประเทศอีกด้วย ..

Carbon Nanotube Graphene Applications | Credit: Nanoshel / Vivek Gupta / Nanotech, Biofuels

สำหรับประเด็นด้านพลังงานในปัจจุบัน พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy กำลังได้รับการสนับสนุนอย่างมากจากนโยบายภาครัฐ .. เป็นทราบกันดีว่า เซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV นั้น ต้องการแสงแดด Sun Light แต่ไม่ชอบความร้อน .. ความร้อน และอุณหภูมิที่สูง จะส่งผลให้เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก .. ทั้งนี้ Carbon Nanotubes: CNTs ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับแสง และนำความร้อนที่ดีเยี่ยม สามารถนำมาประยุกต์กับแผงโซล่าเซลล์ Solar Panels เพื่อช่วยลดอุณหภูมิ และเพิ่มศักยภาพกำลังผลิตไฟฟ้าได้อีกมากด้วยประสิทธิภาพสูงแตะถึงระดับ 80 % ได้อย่างเหลือเชื่อ ..

นอกจากนี้ Carbon Nanotubes: CNTs ยังถูกใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรด Electrode Material โดยตรงในตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors, ชุดแบตเตอรี่ Battery Packs และเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells .. ดังนั้น CNTs จึงมีความสำคัญอย่างมากสำหรับความต้องการในอนาคต เนื่องจากคุณสมบัติพื้นฐาน และการใช้งาน โดยเฉพาะด้วยผลการศึกษาวิจัยสำหรับภาคส่วนระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Research Fields ที่รุดหน้าไปอย่างต่อเนื่อง ..

ปัจจุบัน ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes หลากหลายชนิดที่แตกต่างกัน ประสบความสำเร็จอย่างมากในการประยุกต์ใช้งานกับชุดแบตเตอรี่ Batteries, ตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors, เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells และระบบจัดเก็บพลังงานอื่นๆ Other Energy Storage Systems .. บทบาทของ Carbon Nanotubes: CNTs ในการแปลงพลังงาน และระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage & Conversion Systems ที่แตกต่างกัน รวมทั้งโครงสร้าง และสัณฐานวิทยา ซึ่งมีผลต่อประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้า Electrochemical Performances และกลไกการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Mechanisms ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นนั้น กลายเป็นประเด็นสำคัญที่สอดคล้องกับความต้องการในตลาดพลังงาน ด้วยศักยภาพของโครงสร้างวัสดุผลึกคาร์บอน Allotrope of Carbon ใหม่อีกรูปแบบหนึ่งสำหรับการปฏิรูประบบพลังงานใน Energy Transition ของมนุษยชาติที่น่าตื่นเต้นจากนี้ไป ..

ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs ทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ..

บริษัท NAWA Technologies และผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดเก็บพลังงานของฝรั่งเศส ได้เปิดตัวการออกแบบ อิเล็กโทรดแบตเตอรี่ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotube – Based Battery Electrode รุ่นใหม่ล่าสุดที่พวกเขาอ้างว่าทำให้ประสิทธิภาพการทำงาน และความจุของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับการชาร์จ และคายประจุที่รวดเร็วที่สุดเทียบกับแบตเตอรี่ชนิดเดียวกัน ..

Multi – Functional CNTs Electrode for the Next – Generation of Lithium Batteries | Credit : NAWA Technologies

จนถึงวันนี้ หนึ่งในความท้าทาย และข้อจำกัดสำหรับการจัดเก็บและคายพลังงานไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดของชุดแบตเตอรี่ คือ การออกแบบ และการเลือกวัสดุที่ใช้สำหรับอิเล็กโทรด .. อิเล็กโทรด Electrodes ที่ใช้อยู่ทั่วไป มีการนำไฟฟ้า ความร้อน และ Ionic Conductivity ในระดับต่ำ พร้อมด้วยพฤติกรรมเชิงกล Mechanical Behavior ที่ยังไม่ดีเท่าที่ควร เมื่อต้องผ่านรอบการชาร์จ Charging Cycles หลายรอบ .. นอกจากนี้ ยังอาจประสบปัญหาการเสื่อมสภาพ เช่น การเกิดเดนไดรต์ Dendrite Formation ในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium – Ion Batteries ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาด้านความปลอดภัย และวงจรชีวิตที่สั้นลงมาก ..

ปัจจุบัน บริษัทฯ ในฝรั่งเศสอ้างว่า ได้พัฒนาสิ่งที่เรียกว่า “อิเล็กโทรดแบบรวดเร็วเป็นพิเศษ Ultra – Fast Electrode” ซึ่งช่วยเพิ่มกำลังไฟฟ้าได้ถึง 10 เท่า จัดเก็บพลังงานได้กว่า 3 เท่า และวงจรชีวิตอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นถึง 5 เท่า ในขณะที่สามารถลดเวลาในการชาร์จลงเหลือเพียงไม่กี่นาทีเท่านั้น ..

นอกจากนี้ อิเล็กโทรดใหม่ของ NAWA ซึ่งใช้ Vertically – Aligned Carbon Nanotube: VACNT ที่จดสิทธิบัตรแล้ว ผสมผสานกับเทคนิคการนำไฟฟ้า และความร้อนที่เหนือชั้นกว่า Ionic Conductivity ด้วย High Electrical & Thermal Conductivity .. สิ่งเหล่านี้ สามารถนำมาประยุกต์ใช้งานได้ด้วยโครงสร้างนาโน Nanostructure ที่เข้าถึงได้อย่างสมบูรณ์ 3 มิติ และการจัดเรียงท่อนาโน Nanotubes 100 พันล้านชิ้นต่อตารางเซนติเมตร ซึ่งทั้งหมดจัดวางในแนวตั้ง Aligned Vertically ..

โดยทั่วไป ด้วยต้นทุนรวมของอิเล็กโทรด Electrodes คิดเป็นเกือบ 25 % ของต้นทุนแบตเตอรี่ทั้งหมดด้วยมูลค่า 35 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วโลก Lithium – Ion Battery Global Market ในปัจจุบันนั้น บริษัท NAWA มั่นใจว่า อิเล็กโทรดคาร์บอนแบบรวดเร็วเป็นพิเศษล่าสุด New Ultra – Fast Carbon Electrode ของพวกเขาเหล่านี้ จะช่วยประหยัดต้นทุนได้เป็นอย่างมาก ..

ทั้งนี้ ภายในปี 2566 บริษัทฯ คาดว่า แบตเตอรี่ที่ใช้เทคโนโลยีอิเล็กโทรดท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotube – Based Battery Electrode จะเข้าสู่สายการผลิตเพื่อออกสู่ตลาดได้ .. นอกจากนี้ ยังนำมาซึ่งข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ หมายถึง อิเล็กโทรดคาร์บอนแบบรวดเร็วเป็นพิเศษ Ultra – Fast Carbon Electrode สามารถรีไซเคิลได้ง่าย และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานในวงจรชีวิต ทำให้สามารถลดการปล่อย CO2 ได้สูงถึง 60 % สำหรับการใช้งานพวกมันได้อย่างยอดเยี่ยม ..

อ้างถึงข้อมูลของ NAWA ทำให้ได้ข้อค้นพบว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery ล่าสุดที่ใช้ Ultra – Fast Carbon Nanotube Electrode นั้น จะสามารถให้ความจุกำลังไฟฟ้าเป็น KWh ที่จัดเก็บไว้เพิ่มขึ้นได้มากกว่า 2 เท่า หมายความว่า ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs ที่ติดตั้งชุดแบตเตอรี่ Carbon Nanotube Electrode Batteries นี้ สามารถใช้พลังงานได้มากขึ้นเพื่อการเดินทางที่ไปได้ไกลกว่า หรือเร่งให้เร็วขึ้นได้อีกด้วยระยะทางเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 1,000 Km นั้น กลายเป็นเรื่องธรรมดา ด้วยการชาร์จครั้งเดียวเพียง 80 % ของความจุแบตเตอรี่ในเวลาเพียง 5 นาที ในขณะเดียวกันก็ได้รับประโยชน์จากวงจรชีวิต และอายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้นถึง 5 เท่า ..

อิเล็กโทรดท่อนาโนคาร์บอนแบบรวดเร็วเป็นพิเศษ Ultra – Fast Carbon Nanotube Electrode จะช่วยให้เราสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้เร็วขึ้น เดินทางไปได้ไกล และนานขึ้น ซึ่งทั้งหมดนี้เกิดขึ้นได้ด้วยผลิตภัณฑ์จากวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และอุดมสมบูรณ์ที่สุดในโลก นั่นคือ คาร์บอน Carbon ..

ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ช่วยเพิ่มศักยภาพแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างไร ..

ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes คือ แผ่นผลึกโมเลกุลของอะตอมคาร์บอน Molecular Sheets of Carbon Atoms หรือที่เรียกว่า กราฟีน Graphene ซึ่งจัดเรียงเป็นโครงตาข่ายหกเหลี่ยม หรือรังผึ้ง Hexagonal Lattice or Honeycomb Arrangement .. แผ่นผลึกอะตอมคาร์บอนเหล่านี้ จัดเป็นชั้น ๆ และปรับแต่งเป็นรูปทรงกระบอก Cylindrical Shape โดยพื้นฐานแล้ว กราฟีน Graphene เป็นพื้นฐาน .. สำหรับท่อนาโนคาร์บอนนั้น เราไม่สามารถสร้างท่อนาโนคาร์บอนได้หากไม่มีกราฟีน ..

ปัจจุบัน ท่อนาโนเหล่านี้ สามารถออกแบบ และจัดเรียงได้หลายวิธี ได้แก่ Single – Walled Carbon Nanotubes: SWNTs ซึ่งทำจาก Graphene ชั้นเดียวที่บางอย่างยิ่ง พวกมันมีผลต่อการนำไฟฟ้าได้อย่างยอดเยี่ยม และ Multi – Walled Carbon Nanotubes: MWNTs ที่เป็นส่วนขยายของ Single – Walled ประกอบด้วยกราฟีน Graphene หลายชั้นซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมี และเป็นฉนวนความร้อนได้ดีกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับ Carbon Nanotubes แบบ Single – Walled ..

ทั้งนี้ Double – Walled Carbon Nanotubes: DWNTs เป็นอีกวิธีจัดเรียง และการออกแบบด้วยการผสมผสานระหว่าง Single – Walled และ Multi – Walled โดยมีคุณสมบัติการนำความร้อน คุณสมบัติทางเคมี และการนำไฟฟ้าที่อยู่กลาง ๆ เมื่อเทียบกับ SWNTs และ MWNTs ..

มีตัวอย่างอีกมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้งานพวกมัน .. ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ล่าสุด คือ Vantablack ซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุที่ดำมืดที่สุดในโลก .. พวกมันดูดซับแสงได้ถึง 99.965 % ของแสงที่มองเห็นได้ พัฒนาโดย Surrey NanoSystems ในสหราชอาณาจักร .. VANTA ย่อมาจาก Vertically Aligned Nanotube Arrays หมายถึง การจัดเรียงนาโนทิวบ์ในแนวตั้ง .. พวกมัน สามารถดักแสง และคลื่นความร้อนที่ตกกระทบพื้นผิวได้เกือบทั้งหมดมิให้สะท้อนกลับออกมา ซึ่งทำให้ดูเสมือนเป็นหลุมดำ Black Holes หรือ Black Body ที่มืดมิด อาจดูเหมือนไม่มีคุณค่ามากนัก แต่คุณสมบัติของพวกมัน มีประโยชน์อย่างมากในการป้องกันไม่ให้แสงเล็ดลอดเข้าสู่กล้องโทรทัศน์ และการปรับปรุงประสิทธิภาพของกล้องอินฟราเรด รวมทั้งการดูดซับแสง และพลังงานความร้อนไว้เพื่อแปลงให้เป็นกำลังไฟฟ้า ..

เดือนมิถุนายน ปี 2565 ที่ผ่านมานี้ นักวิจัยของ Massachusetts Institute of Technology: MIT ได้สาธิตวิธีการของโรงงานผลิตทรานซิสเตอร์เชิงพาณิชย์ที่ใช้ซิลิกอน Silicon – Based Transistors ให้สามารถเปลี่ยนไปผลิตทรานซิสเตอร์ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotube Transistors แทน ซึ่งทำให้ประหยัดต้นทุน และระยะเวลาที่ใช้ในการผลิตได้มหาศาล .. กระบวนการผลิตนี้ รวดเร็วกว่ากระบวนการซิลิกอนในปัจจุบันถึง 1,100 เท่า สาเหตุส่วนหนึ่ง ก็คือ ทรานซิสเตอร์ซิลิกอน Silicon – Based Transistors ผลิตที่อุณหภูมิประมาณ 450 – 500 oC แต่ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotube สามารถผลิตขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้อง .. วิธีนี้จะช่วยให้สามารถจัดชั้นของวงจร Layering of Circuits สำหรับชิป 3 มิติได้ เนื่องจากเราสามารถสร้างบน Layer ที่ประดิษฐ์ขึ้นก่อนหน้านี้ได้โดยตรง หากดำเนินการด้วยกระบวนการซิลิกอน ชั้นที่วางไว้ก่อนหน้านี้จะหลอมละลาย .. ทั้งนี้ คาดว่าการออกแบบชิป 3 มิติจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่า 2 มิติอย่างมาก ..

แต่สิ่งหนึ่งที่กระตุ้นให้เกิดความกระตือรือร้นมากขึ้นสำหรับการวิจัย Carbon Nanotubes ได้แก่ ประสิทธิภาพการผลิตกำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้นมากของแผงโซลาร์เซลล์ Solar PV Panels ซึ่งมีความก้าวหน้าในทิศทางที่น่าสนใจอย่างยิ่ง .. ปี 2565 ที่ผ่านมานี้เอง ผลงานวิจัยจากมหาวิทยาลัยไรซ์ Rice University มีข้อค้นพบก้าวหน้าที่น่าประทับใจเกิดขึ้น 2 ประการ ..

ประการแรก ทีมวิจัย Carbon Nanotubes ได้แสดงให้เห็นว่า Double – Walled Nanotubes: DWNTs ส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของแผงโซลาร์เซลล์ เนื่องจากศักยภาพของผนังสองชั้นในการแยกประจุบวก และประจุลบออกเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า กับประการที่ 2 เมื่องานวิจัยอีกทีมหนึ่งของ Rice University ได้ค้นพบวิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ได้มากถึง 80 % ขณะที่ปัจจุบัน แผงโซลาร์เซลล์ Solar PV ที่มีใช้งานอยู่ทั่วไป มีประสิทธิภาพอยู่ระหว่างเพียง 20 – 30 % เท่านั้น ..

ส่วนที่น่าสนใจของการค้นพบเหล่านี้มิใช่ว่าจริง ๆ แล้ว ท่อนาโน Nanotubes กำลังปรับปรุงประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV โดยตรง แต่ช่วยให้ดักจับความร้อน และคลื่นแสงที่ไม่ได้ใช้ ให้เจาะจงมากขึ้น นั่นคือ ความร้อนอินฟราเรดจากดวงอาทิตย์ Infrared Heat from the Sun .. แผงเซลล์แสงอาทิตย์ปัจจุบันรับเฉพาะแสง และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้า .. ทีมวิจัยได้ออกแบบช่อง Array of Cavities Patterned ที่มีลวดลายเป็นฟิล์มที่เรียงตัวกันของท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes .. พวกมัน สามารถดูดซับโฟตอนความร้อน Thermal Photons และปล่อยพวกมันออกมาในรูปแบบของแสง Light .. โดยพื้นฐานแล้วจะเปลี่ยนความร้อนให้อยู่ในรูปแบบของคลื่นแสงที่แผงโซลาร์เซลล์ Solar PV สามารถแปลงให้เป็นกำลังไฟฟ้าได้ ..

ประเด็นสำคัญที่เกี่ยวข้องกับความร้อน Heat เป็นอีกหนึ่งนวัตกรรมที่เพิ่งเกิดขึ้นไม่นานนั้น .. เราทราบกันดีอยู่แล้วว่า แผงโซลาร์เซลล์ Solar PV สูญเสียประสิทธิภาพเมื่ออากาศร้อนเกินไป .. นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีคิงอับดุลลาห์ King Abdullah University of Science and Technology: KAUST ได้คิดค้นระบบที่ช่วยให้แผง Solar PV ระบายความร้อนได้โดยไม่มีชิ้นส่วนใดที่เคลื่อนไหว หรือใช้พลังงานมากเกินไป .. ในโครงการของพวกเขา นักวิจัยของ KAUST ได้พัฒนาพอลิเมอร์ที่มีแคลเซียมคลอไรด์ Calcium Chloride ..

เมื่อวัสดุสัมผัสกับอากาศชื้น จะดูดซับความชื้น และขยายขนาด ในการวิจัยล่าสุดพวกเขาได้ผนวกรวมพอลิเมอร์นั้นกับท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes เพื่อย้อนกลับวงจรนั้น และปล่อยน้ำที่ขังอยู่ เมื่อทำให้เป็นเจล Gel ใช้ทาเคลือบที่ด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์ Solar Panels แล้ว เจลจะสามารถดูดซับความชื้นจากอากาศชื้นในตอนกลางคืน แล้วค่อย ๆ ปล่อยออกมาในช่วงที่ร้อนที่สุดของวัน ทีมงาน พบว่า อุณหภูมิแผง Solar PV ลดลง 10 oC ซึ่งทำประสิทธิภาพให้สูงขึ้นได้อีกถึง 20 % แต่สิ่งนี้ไม่ได้ใช้กับเพียงแผงโซลาร์เซลล์ Solar PV Panels เท่านั้น ..

Renyuan Li หนึ่งในนักวิจัยกล่าวว่า “เราเชื่อว่า เทคโนโลยีการระบายความร้อนนี้ สามารถตอบสนองความต้องการของการใช้งานจำนวนมากได้ เนื่องจากไอน้ำมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง และเทคโนโลยีการทำความเย็น และลดความร้อนนี้ ปรับให้สอดคล้องเข้ากับขนาดของงาน และอุปกรณ์ที่แตกต่างกันได้โดยง่าย” ..

ทั้งนี้ เทคโนโลยีนี้ สามารถทำให้มีขนาดเล็กลงได้หลายมิลลิเมตรสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronic Devices หรือหลายร้อยตารางเมตรสำหรับอาคาร รวมทั้งแม้แต่สำหรับกิจการที่มีขนาดใหญ่กว่าเพื่อระบายความร้อนแบบพาสซีฟของโรงไฟฟ้า Passive Cooling of Power Plants ..

อย่างไรก็ตาม พื้นที่สำคัญที่เราเห็นว่าท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงชัดเจนในอนาคตระบบพลังงาน คือ การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage .. บริษัท NAWA ของฝรั่งเศสได้สร้าง Ultracapacitor ที่จะเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก ในขณะที่แบตเตอรี่ เช่น ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion ให้การจัดเก็บพลังงานที่จำเพาะเจาะจงกว่ามาก แต่ก็ชาร์จ และคายประจุได้ช้ากว่าตัวเก็บประจุแบบพิเศษ Ultracapacitor อยู่มาก .. ตัวเก็บประจุ Capacitors สามารถชาร์จ และคายประจุได้ในทันที ดังนั้น จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการกระชากพลังงานปริมาณมหาศาลอย่างรวดเร็วในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ ..

ปกติ Capacitors สามารถใช้งานได้นานถึงหนึ่งล้านรอบการชาร์จ แต่ข้อเสีย คือ ปริมาณพลังงานที่พวกมันสามารถเก็บได้ และนานแค่ไหนนั้น โดยทั่วไปยังเทียบไม่ได้กับ Lithium Ion Battery ปัจจุบัน .. อย่างไรก็ตาม Ultracapacitor ใหม่ของ NAWA ตั้งอยู่บนการผสมผสานระหว่างตัวเก็บประจุ และแบตเตอรี่ Capacitor & Battery ทำให้สามารถจัดเก็บพลังงานได้มากกว่าตัวเก็บประจุยิ่งยวดแบบ Ultracapacitor ทั่วไปประมาณ 5 เท่า แต่สามารถชาร์จประจุปริมาณมหาศาลได้ภายในไม่กี่วินาที ด้วยการประยุกต์ใช้ท่อนาโนคาร์บอนในแนวตั้ง Vertically Aligned Carbon Nanotubes โดยการปลูกพวกมันจากเทคนิค Patented Method พ่นเคลือบสองด้านไว้ด้วยอะลูมิเนียม หรือฟอยล์ทองแดง.. ในระยะแรก ๆ ที่มีการใช้งานนั้น พบว่า มีการใช้เทคโนโลยีนี้อยู่ในเครื่องมือไฟฟ้า Power Tools, ยานยนต์อัตโนมัติในโรงงาน และคลังสินค้า Automated Vehicles in Factories & Warehouses และยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs รวมถึงทุกพื้นที่งานที่ต้องการใช้พลังงานสูงด้วยเวลาหยุดชาร์จไฟฟ้าที่มีจำกัด ..

Carbon Nanotube | Energy – Related Applications of Graphene Based CNTs Materials | Credit: Researchgate / Royal Society of Chemistry

ทีมงานจาก Advanced Materials and BioEngineering Research Center: AMBER ที่ Trinity College ในดับลิน ได้สร้างอิเล็กโทรดคอมโพสิตคาร์บอนนาโนทิวบ์ Carbon Nanotube Composite Electrodes สำหรับใช้ในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries .. พวกเขา สามารถสร้างเซลล์แบตเตอรี่ด้วยพลังงานจำเพาะ 480 Wh/Kg ซึ่งมีค่าประมาณ 2 เท่าของเซลล์ลิเธี่ยมไอออนปกติ .. บริษัทฯ ต่าง ๆ เช่น Nokia Bell Labs ซึ่งเป็นพันธมิตรของศูนย์วิจัยฯ มีความสนใจในความก้าวหน้านี้อย่างมากเพื่อขับเคลื่อนโทรศัพท์ 5G และเครือข่ายที่กำลังเติบโตขึ้นด้วยชุดแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า แต่ความก้าวหน้าประเภทนี้ อาจส่งผลกระทบที่ยอดเยี่ยมต่อเนื่องสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า และรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs ไปพร้อมด้วยเช่นกัน ..

ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes อาจหลุดออกมาจากความสนใจมาระยะหนึ่งแล้ว แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าที่น่าสนใจมากมายสามารถดึงดูดความสนใจให้กลับมาใหม่ได้อย่างน่าตื่นเต้น โดยเฉพาะความก้าวหน้าที่ส่งผลให้ประสิทธิภาพของพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy และระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage เพิ่มสูงขึ้นมากได้อย่างเหลือเชื่อ ..

คาดการณ์ตลาดท่อนาโนคาร์บอนทั่วโลก The Global Carbon Nanotubes Market ..

ขนาดธุรกิจในตลาดท่อนาโนคาร์บอนทั่วโลก Global Carbon Nanotubes Market มีมูลค่า 15.3 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2560 และคาดว่าจะสูงถึง 103.2 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2573 .. ทั้งนี้ อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate: CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดท่อนาโนคาร์บอน Global Carbon Nanotubes Market ทั่วโลกที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 16.3 % ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2564 – 2573 ..

Global Carbon Nanotubes Market | Credit: Allied Market Research

อุปสงค์ และความต้องการที่ชะงักงันในตลาดยานยนต์ และกิจการการบิน ตลอดจนการชะลอตัวทางเศรษฐกิจทั่วโลก ส่งผลให้เกิดผลกระทบในทางลบต่อความต้องการวัสดุนาโน เช่น ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ไปพร้อมด้วย ..

อย่างไรก็ตาม ตลาดท่อนาโนคาร์บอนทั่วโลก Global Carbon Nanotubes Market ได้รับแรงหนุนจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุพอลิเมอร์ผสมที่มีโครงสร้างน้ำหนักเบา Lightweight Structural Polymer Composites, สารตัวเติมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสำหรับวัสดุป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ Conductive Fillers for EMI Shielding Materials, บรรจุภัณฑ์ป้องกันไฟฟ้าสถิตจากยานยนต์ Antistatic Packaging from Automotive, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronics, พลังงาน Energy และผู้ใช้ปลายทางในภาคอุตสาหกรรม Industrial End Users ..

วัสดุ Electrostatic Discharge: ESD Materials ที่ใช้งานในรูปแบบคาร์บอนนาโนทิวบ์ Carbon Nanotubes – Based ESD Materials ถูกใช้ในปั๊มเชื้อเพลิง Fuel Pumps, ชุดอุปกรณ์กรองน้ำมันเชื้อเพลิง Fuel Filter Housings, ข้อต่อในระบบท่อทางเชื้อเพลิง Connectors และชุดประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronic Housings .. CNTs ยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อผลิตวัสดุป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า Electromagnetic Interference: EMI และวัสดุประกอบบรรจุภัณฑ์เพื่อป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ Antistatic Packaging Materials ..

แม้ว่าจะมีการศึกษาอนุภาคนำไฟฟ้าหลายอย่าง เช่น อนุภาคคาร์บอนแบล็ค Carbon Black Particles, เส้นใยคาร์บอน Carbon Fibers หรือเส้นใยโลหะ Metallic Fibers แต่ CNTs ได้แสดงให้เห็นคุณสมบัติในการป้องกัน Electromagnetic Interference: EMI ที่เหนือชั้นกว่า เนื่องจากอัตราส่วนกว้างยาวของพวกมัน ความแข็งแรงสูงกว่า ความยืดหยุ่น น้ำหนักเบา และความหนาแน่นต่ำ จึงทำให้ Carbon Nanotubes – Based Materials กลายเป็นวัสดุในอุดมคติที่สอดคล้องกับความต้องการในตลาดอุปกรณ์ไฟฟ้า และอุตสาหกรรมภาคพลังงานที่หลากหลาย ..

ขนาดตลาดท่อนาโนคาร์บอนในเอเชียแปซิฟิก Asia – Pacific Carbon Nanotubes Market คาดว่า จะเติบโตสูงสุด อยู่ที่ค่า CAGR 17.5 % สำหรับแง่มุมของรายได้ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. การมีฐานการผลิตขนาดใหญ่ในประเทศต่าง ๆ เช่น จีน ญี่ปุ่น ออสเตรเลีย และอินเดีย คาดว่าจะกระตุ้นความต้องการ CNTs ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ..

สำหรับตลาดท่อนาโนคาร์บอน แยกตามประเภท Carbon Nanotubes Market, By Type นั้น พบว่า ส่วนของท่อนาโนคาร์บอนผนังด้านเดียว Single – Walled Carbon Nanotubes: SWCNTs ได้รับการคาดหมายว่าจะเติบโตสูง อยู่ที่ค่า CAGR 20.9% เนื่องจากคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ค่อนข้างเหนือกว่า จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับความต้องการวัสดุ Electrostatic Discharge: ESD Materials ..

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับ Multi – Walled Carbon Nanotubes: MWCNTs ในการใช้งานต่าง ๆ เช่น การแพทย์ และการดูแลสุขภาพ Medical & Healthcare, อุปกรณ์ไฟฟ้า Electrical Devices และอุปกรณ์ออปติคัล Optical Devices คาดว่าจะกระตุ้นการเติบโตของตลาดในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ และเซมิคอนดักเตอร์ที่กำลังเติบโต ได้รับการคาดหมายว่าจะผลักดันความต้องการ MWCNTs ให้เติบโตด้วยความเร่งในช่วงเวลาที่คาดการณ์ .. Multi – Walled Carbon Nanotubes: MWCNTs ซึ่งมีการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม จะถูกประยุกต์ใช้ในอิเล็กโทรดโปร่งใสนำไฟฟ้า Conductive Transparent Electrodes, ฟิล์มนำความร้อน Conductive Heating Films, หมึกนาโนนำไฟฟ้า Conductive Nano Inks, อุปกรณ์นาโน Nanodevices, อุปกรณ์ตรวจจับทางเคมี Chemical Sensors, ซุปเปอร์แบตเตอรี่ Super Batteries, ระบบจัดเก็บพลังงานซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ Supercapacitors Energy Storages, เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Power Cells, วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน Thermal Interface Material และการใช้งานอื่น ๆ เป็นต้น ..

อย่างไรก็ตาม การใช้งานทางเทคนิคของวัสดุที่ใช้ CNTs สำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่นั้นยังไม่มีการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ นี่เป็นเพราะราคา CNTs ที่สูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Single – Walled Carbon Nanotubes: SWCNTs .. ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs เหล่านี้ มีราคาประมาณ 500 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกรัม ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ .. แม้ว่า CNTs จะเป็นหนึ่งในอุดมคติวัสดุสุดยอดแห่งอนาคตก็ตาม แต่พวกมันมีราคาแพงกว่ามากเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน เช่น คาร์บอนไฟเบอร์ Carbon Fiber, เหล็กกล้า Steel, ทอง Gold และทองแดง Copper .. ทั้งนี้ สิ่งที่โดดเด่นที่สุดในตลาดสำหรับบทบาทท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงชัดเจนในอนาคตระบบพลังงานนั้น ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Power และระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems ..

สรุปส่งท้าย ..

เมื่อเรากล่าวถึงความโดดเด่นของท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs นั้น พบว่า พวกมันแข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้า 100 เท่า แต่เบากว่าถึง 4 เท่า นำไฟฟ้า และเข้ากันได้ทางชีวภาพ Conductive & Biocompatible .. ท่อนาโนคาร์บอน CNTs เป็นวัสดุที่น่าสนใจซึ่งสามารถฉายภาพลานตาที่หลากหลายของเทคโนโลยีแห่งอนาคต Futuristic Technologies ..

Carbon Nanotubes: CNTs มักได้รับการยกย่องว่าเป็นกุญแจหลัก Key Conduit สำหรับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วสู่อนาคตพลังงานไร้คาร์บอน Transition to a Zero – Carbon Energy Future .. อย่างไรก็ตาม ในขณะที่หลอด หรือท่อเล็ก ๆ ที่ใช้กราฟีนเป็นฐาน Graphene – Based Tiny Tubes เหล่านี้ ได้รับการกล่าวขานว่าจะนำมาซึ่งการปฏิวัติในนาโนเทคโนโลยีมานานประมาณ 30 ปีแล้ว แต่ผลิตภัณฑ์ของพวกมัน ยังไม่เคยได้ออกสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ปริมาณมากมาก่อนเลยจนเมื่อเราก็ได้เห็นความคืบหน้าอย่างช้า ๆ ต่อกรณีการประยุกต์ใช้งานที่น่าประทับใจ เช่น ความก้าวหน้าล่าสุดที่สามารถเปลี่ยน CNTs ให้เป็นสิ่งที่น่าสนใจสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้าสะอาดจากความร้อนเหลือทิ้ง รวมทั้งศักยภาพในการระบายความร้อน ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์เพิ่มสูงขึ้นแตะระดับ 80 % ได้อย่างเหลือเชื่อ ..

Multi – Walled Carbon Nanotubes & Global Carbon Nanotubes Market by Application | Credit: Indiamart  / Expert Market Research

อ้างถึงข้อมูลของสำนักงานข้อมูลพลังงานแห่งสหรัฐฯ US Energy Information Agency ชี้ว่า มากกว่า 60 % ของพลังงานที่ใช้ในการผลิตกำลังไฟฟ้าในสหรัฐฯ สูญเสียไปเนื่องจากความร้อน เห็นได้ชัดว่า Carbon Nanotubes: CNTs อาจเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการนำพลังงานความร้อนที่ไม่ได้ใช้กลับคืนมา และเปลี่ยนเป็นกำลังไฟฟ้าหมุนเวียน Renewable Electricity และดูเหมือนว่า นักวิทยาศาสตร์ของ Rice University ใช้ SWCNTs เป็นวัสดุหลักเพื่อการนี้ได้สำเร็จอย่างงดงาม … อย่างไรก็ตาม นั่นคือ สิ่งที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง … ทีมนักวิจัยของ Rice University ใช้ SWCNT เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งให้เป็นพลังงาน Waste Heat to Energy Device .. โดยพื้นฐานแล้ว พวกเขาออกแบบฟิล์มคาร์บอนนาโนทิวบ์ Carbon Nanotubes Film ที่มีโพรงที่ดักจับความร้อนอินฟราเรดจากดวงอาทิตย์ Cavities that Trap the Infrared Heat from the Sun และทำให้ความยาวคลื่น Bandwidth ของพวกมันแคบลง เมื่อทำเช่นนั้น พวกมันจะปล่อยโฟตอน Photon ซึ่งสามารถแปลงเป็นกำลังไฟฟ้าด้วย Solar PV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ..

นักวิจัยอ้างว่า การผนวกอุปกรณ์กู้คืนความร้อนภายในแผงโซลาร์เซลล์ Heat – Recovery Device within Solar Panels จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้มากถึง 80 % เมื่อเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์ที่มีอยู่ในท้องตลาดปัจจุบันซึ่งไม่เกิน 23 % .. อย่างไรก็ตาม หากเปรียบเทียบสิ่งเหล่านั้นกับประสิทธิภาพในการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV ในห้องปฏิบัติการอื่น ๆ ซึ่งมีค่าประสิทธิภาพประมาณ 50 % เท่านั้น จึงคาดหมายได้ว่า การวิจัย และพัฒนายังคงต้องดำเนินการต่อเนื่องต่อไป .. การตรวจสอบ และหาแนวทางที่มั่นใจเพื่อเปลี่ยนผลงานวิจัยในห้องปฏิบัติการให้ไปสู่ผลิตภัณฑ์ในตลาดพลังงาน ยังถือเป็นความจำเป็นสำคัญเร่งด่วนที่ขาดไม่ได้ ..

เช่นเดียวกับกราฟีน Graphene .. ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs ได้กลายเป็นสุดยอดวัสดุนาโน Nanomaterial ที่มีคุณค่า และมีประโยชน์อย่างยิ่งเนื่องจากพวกมันแข็งแกร่ง มีความต้านทานแรงดึงสูงเป็นพิเศษ การนำไฟฟ้า และการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม โปร่งใส และเป็นวัสดุ 3 มิติที่บางเบาที่สุดในโลก .. ตลาดโลกสำหรับท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs ได้รับการคาดหมายว่าจะสูงแตะระดับ 103.2 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2573 และเติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องด้วยความต้องการส่วนใหญ่มาจากการวิจัย และพัฒนาผลิตภัณฑ์วัสดุคอมโพสิต เซมิคอนดักเตอร์ อิเล็กทรอนิกส์ ชุดแบตเตอรี่ไฟฟ้า ระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบต่าง ๆ และพลังงานแสงอาทิตย์ ..

ด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ที่เล็กบางกว่าเส้นผมมนุษย์ มีศักยภาพที่จะเป็นผู้เปลี่ยนเกม Game Changer ในความพยายามตอบสนองความท้าทายด้านสภาพอากาศโลก ตั้งแต่กระบวนการดักจับ Carbon Dioxide: CO2 จาก By Produced การผลิตก๊าซธรรมชาติ และผลิตภัณฑ์น้ำมันปิโตรเลียม รวมทั้งแหล่งที่มาการปล่อยก๊าซอื่น ๆ .. ท่อนาโน Nanotubes อาจเป็นส่วนประกอบสำคัญในอนาคตสำหรับวัสดุคาร์บอนต่ำ Low – Carbon Materials และเทคโนโลยีคาร์บอนเป็นกลาง Carbon – Neutral Technologies รุ่นต่อไปได้อย่างยอดเยี่ยมไม่มีข้อสงสัย ..

โครงสร้างจุลภาคอันล้ำสมัย State of the Art Micro – Structures เหล่านี้ ถือเป็นขั้นตอนต่อไปในการพัฒนารูปแบบใหม่ของวัสดุตัวนำยิ่งยวด Superconducting Materials ที่มีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติ ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อก้าวข้ามการพัฒนาอุปกรณ์ในระบบเก็บพลังงาน Energy Storage Devices และพลังงานที่สะอาดกว่า Cleaner Energy .. ความก้าวหน้าดังกล่าวยังสามารถประยุกต์ใช้ได้กับเชื้อเพลิงที่สะอาดกว่า เช่น ไฮโดรเจน Hydrogen ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกรอบการทำงานด้านสภาพอากาศของ API Climate Action Framework ที่น่าตื่นเต้น ..

นี่คือสาเหตุบางประการที่สำคัญซึ่ง LG Chem ยักษ์ใหญ่ด้านปิโตรเคมีของเกาหลีใต้ ใช้ขั้นตอนล่าสุดในการขยายกำลังผลิตท่อนาโนคาร์บอน ใน Yeosu ทำให้เป็นโรงงานผลิตท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ที่ใหญ่ที่สุดในโลก .. บริษัท LG Chem ตระหนักดีถึงการเติบโตของตลาดท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ที่เพิ่มขึ้นสูงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า โดยเร่งปรับแผนเพิ่มขนาดกำลังการผลิต CNTs จาก 5,000 ตันในปี 2563 ให้เป็น 20,000 ตันต่อปี ภายในปี 2567 ..

สิ่งสำคัญ คือ ความเข้าใจที่กระจ่างแจ้งถึงความสำคัญจำเป็นในอนาคตที่จะต้องใช้ทั้งมาตรการลดการปล่อยมลพิษ Reducing Emissions และการรีไซเคิล Recycling ก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gases ไปพร้อมด้วย รวมทั้งทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes กลายเป็นสินค้าโภคภัณฑ์คาร์บอนเป็นกลาง Carbon – Neutral Commodities ..

ในอนาคตข้างหน้าจากนี้ไปในภาคการผลิตทางอุตสาหกรรม เชื่อได้ว่า เทคโนโลยี และนวัตกรรมนาโนโครงสร้างจุลภาคที่เป็น Graphene และ Carbon Nanotubes Technologies จะถูกนำไปประยุกต์ใช้สำหรับภาคพลังงานในวงกว้างด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุดต่อสังคมในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก .. ในขณะเดียวกัน คาดหมายว่า ภาคอุตสาหกรรม และพลังงาน โดยเฉพาะพัฒนาการของระบบจัดเก็บพลังงาน และพลังงานแสงอาทิตย์ด้วย Carbon Nanotubes จะมีส่วนร่วมสำคัญในการแสดงบทบาทนำตามกรอบนโยบายพลังงานสะอาดภาครัฐ  Clean Energy Policy เพื่อสนับสนุนนวัตกรรมที่จะขับเคลื่อนประชาคมโลกไปสู่ระบบเศรษฐกิจ และสังคมคาร์บอนต่ำในอนาคตให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

คอลัมน์ : Energy Key

By.. โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Carbon Nanotubes and Energy | Stanford University :-

http://large.stanford.edu/courses/2015/ph240/kumar1/

Multi Walled Carbon Nanotube | Nanoshel :-

https://www.nanoshel.com/multi-walled-carbon-nanotubes/

Carbon Nanotubes: Applications to Energy Storage Devices | Intechopen :-

https://www.intechopen.com/chapters/73737

Carbon Nanotube Fibre Offers Two in One Energy Storage & High Strength | IMechE / Institution of Mechanical Engineers | Imeche :-

https://www.imeche.org/news/news-article/carbon-nanotube-fibre-offers-two-in-one-energy-storage-and-high-strength

The Global Carbon Nanotubes Market | Allied Market Research :-

https://www.alliedmarketresearch.com/carbon-nanotube-market

Graphene: The ‘Miracle Material’ that will Change the World :-

https://photos.app.goo.gl/7UG1WcUjq6SstPgi7

Carbon Nanotubes Will Change Renewable Energy :-

https://photos.app.goo.gl/Q4UJTk1NkBgCUZ1g8

spot_imgspot_img
- Advertisment -
- Advertisment -spot_img
- Advertisment -

Featured

- Advertisment -
- Advertisment -
Advertismentspot_imgspot_img