Graphene Battery : Faster Charging – Longer Lasting & It’s Already on the Market
“……แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery รุ่นล่าสุดนั้น สามารถชาร์จประจุใหม่ได้รวดเร็วอย่างยิ่ง และพวกมันพร้อมวางจำหน่ายในท้องตลาดแล้ว ..”
การชาร์จกำลังไฟฟ้าที่เร็วขึ้น ใช้งานได้นานขึ้น และทำงานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าได้ดี .. สิ่งเหล่านี้คือ ประโยชน์หลัก 3 ประการจากการผสมผสานแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Battery ที่ผนวกรวมกับกราฟีน Graphene วัสดุสุดยอดที่น่าประหลาดใจ ..
เราเคยได้ยินเกี่ยวกับประโยชน์ของกราฟีนมาก่อนมากมาย แต่ถึงกระนั้นก็ตาม ก็ยังไม่เคยเห็นพวกมันถูกใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และผลิตภัณฑ์ที่ซื้อหาได้จริง ๆ ในตลาดจัดเก็บพลังงานทั่วไปมาก่อนเลย เช่น แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery จนกระทั่งมาถึงวันนี้ ..
อ้างถึงรายงานของ Allied Market Research พบว่า อุตสาหกรรมแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery Industry มีมูลค่า 48.8 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2562 และคาดว่าจะสูงถึง 398.6 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2570 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 31.2% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. ยุโรป Europe ได้รับการคาดหมายว่า จะเป็นผู้นำในตลาดแบตเตอรี่กราฟีนทั่วโลก Global Graphene Battery Market ตามมาด้วยอเมริกาเหนือ North America และภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Asia-Pacific ..
เหตุใดแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery กลายเป็นเรื่องใหญ่สำหรับระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System : ESS ..
แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery เบา และบางกว่าเซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Cells ในปัจจุบันอยู่ค่อนข้างมาก หมายความว่า อุปกรณ์ที่เล็กกว่า บางลง หรือความจุที่มากขึ้นโดยไม่ต้องการพื้นที่เพิ่มเติม และไม่เพียงเท่านั้น กราฟีน Graphene ยังช่วยให้ความจุสูงขึ้นอย่างมากอีกด้วย .. ทั้งนี้ แม้ว่า ลิเธี่ยมไอออน Lithium-ion จะสามารถจัดเก็บพลังงานได้ด้วยความจุต่อน้ำหนักมากถึง 180 Wh/Kg แต่ในขณะที่ กราฟีน Graphene สามารถจัดเก็บได้สูง 1,000 Wh/Kg ซึ่งนั่นทำให้ กราฟีน Graphene มีศักยภาพสำหรับความจุกำลังไฟฟ้าต่อมวลน้ำหนักที่เหนือชั้นกว่า Lithium-Ion อย่างเทียบกันไม่ได้เลย ..
ปัจจุบัน เทคโนโลยีแบตเตอรี่บนสมาร์ทโฟน Smartphone Battery Technology ซึ่งถือว่าค่อนข้างดีในทุกวันนี้ แต่มีอยู่สิ่งหนึ่งยังคงเป็นที่ต้องการมาโดยตลอด นั่นคือ อายุการทำงานของแบตเตอรี่ที่ดีกว่า .. คงจะดีไม่น้อย หากมือถือของเราสามารถใช้งานหนักต่อเนื่องได้ 2-3 วันเต็ม หรือยาวนานทั้งสัปดาห์โดยชาร์จเพียงครั้งเดียว .. ทั้งนี้ ด้วยแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery นั้น นี่อาจมิใช่ความฝันอีกต่อไป ..
แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery ยังไม่ได้จ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับสมาร์ทโฟน Smartphones และอุปกรณ์อื่น ๆ ในเชิงพาณิชย์จริง ๆ เลย แม้ว่า บริษัทยักษ์ใหญ่หลายบริษัทในตลาด Smartphones เช่น Samsung เป็นต้นนั้น อยู่ระหว่างดำเนินการในเรื่องนี้อย่างมุ่งมั่น .. ในอนาคต กราฟีน Graphene ได้รับการคาดหมายว่า พวกมัน จะกลายเป็นวัสดุที่ใช้ทดแทนแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ที่อุตสาหกรรมเทคโนโลยี Technology Industry ต้องพึ่งพามานานหลายทศวรรษได้ในที่สุด ..
ดูเหมือนว่า Graphene Technology จะเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ให้คำมั่นสัญญาไว้มากมาย หลังจากรอมานานหลายปี แต่นั่นก็เพียงอยู่ใกล้แค่เอื้อมตลอดมา .. อย่างไรก็ตาม คาดหมายว่า การจำหน่ายผลิตภัณฑ์จากเทคโนโลยีกราฟีนในเชิงพาณิชย์กำลังจะเริ่มขึ้นแล้ว สินค้าอุปโภคบริโภคชุดแรก กำลังจะเริ่มออกสู่ตลาด เช่น ชุดแบตเตอรี่แบบผสมผสานที่ใช้กราฟีนเพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางเคมี Graphene-Composite Battery Packs และยังมีอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมายที่จะสามารถพบเห็นได้ในตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่หลากหลายจากนี้ไป ..
โดยสังเขป กราฟีน Graphene เป็นองค์ประกอบอะตอมของผลึกคาร์บอนที่ถูกผูกกันแน่นในโครงสร้างหกเหลี่ยมคล้ายรังผึ้ง Hexagonal or Honeycomb-Like Structure .. สิ่งที่ทำให้กราฟีนมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว คือ โครงสร้างแผ่นกราฟีน 2 มิติที่มีความหนาเพียงอะตอมชั้นเดียว .. โครงสร้าง 2 มิตินี้ สร้างคุณสมบัติที่น่าสนใจมาก รวมถึงการนำไฟฟ้า และความร้อนที่ดีเยี่ยม ความยืดหยุ่นสูง ความแข็งแรงสูง และน้ำหนักเบา .. สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับระบบจัดเก็บพลังงาน คือ การนำไฟฟ้า และความร้อน ซึ่งในข้อเท็จจริงแล้ว พวกมันเหนือกว่าทองแดง ซึ่งเป็นหนึ่งในโลหะนำไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไป ..
เมื่อกล่าวถึงแบตเตอรี่ Batteries นั้น ผู้เชี่ยวชาญชี้ให้เห็นว่า ศักยภาพของกราฟีน Graphene’s Capabilities สามารถถูกประยุกต์ใช้กับระบบจัดเก็บพลังงานได้หลากหลายวิธี .. การใช้กราฟีนในอุดมคติ เป็นแบตเตอรี่ที่เปรียบเสมือน “ตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitor” ไปพร้อมด้วย คือ หนึ่งในวิธีการซึ่งเป็นที่นิยม .. ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ Supercapacitors จัดเก็บกำลังไฟได้เหมือนกับแบตเตอรี่ทั่วไป แต่สามารถชาร์จ และคายประจุได้อย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ .. ทั้งนี้ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ Supercapacitors สามารถช่วยให้แบตเตอรี่ Batteries ใช้งานได้นานขึ้น รวมทั้งสามารถชาร์จ และคายประจุได้อย่างรวดเร็วแทบจะในทันทีลักษณะกระชากในชั่วกระพริบตาด้วยพลังงานปริมาณมหาศาลได้ ..
ประเด็นสำคัญที่ยังเป็นปัญหาใหญ่ คือ เรื่องของราคา .. วิธีการผลิตแผ่นกราฟีนบางพิเศษเป็นจำนวนมาก Mass Manufacture the Super-Thin Sheets ในราคาประหยัด เพื่อใช้ในแบตเตอรี่ และเทคโนโลยีอื่น ๆ ซึ่งปัจจุบันพวกมัน ยังมีต้นทุนการผลิตสูงมากในขณะนี้ .. แต่อย่างไรก็ตาม การวิจัยใน 2-3 ปีที่ผ่านมา ได้ช่วยให้แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery มีต้นทุนลดลง และได้รับการคาดหมายว่า จะสามารถนำออกสู่ตลาดเชิงพาณิชย์เพื่อใช้งานได้จริงในอนาคตอันใกล้ ..
ย้อนกลับไปในปี 2560 .. Samsung ได้ประกาศความก้าวหน้าด้วย “กราฟีนบอล Graphene Ball” แม้ว่าเราจะไม่ได้ยินอะไรอีกเลยตั้งแต่นั้นมา ไม่นานมานี้ปรากฏว่า Tessa มีรายงานว่า สนใจเทคโนโลยีกราฟีน Graphene Technology สำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ด้วย .. ในทำนองเดียวกัน GAC ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าสัญชาติจีน ได้ติดตั้งแบตเตอรี่แบบกราฟีน Graphene Battery ในรถยนต์คันแรกเมื่อเดือนกันยายน ปี 2564 และมีความกระตือรือร้นเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการผลิต “เซลล์ไฟฟ้ากราฟีนอะลูมิเนียมไอออน Graphene Aluminum-Ion Cells” เพื่อบุกตลาด EVs Batteries .. ปัจจุบัน แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery กำลังค่อย ๆ คืบคลานเข้าใกล้การผลิตในเชิงพาณิชย์เพื่อออกสู่ตลาดมากขึ้นเรื่อย ๆ แต่ยังคงห่างไกลจากการนำแบตเตอรี่กราฟีนไปใช้งานในกระแสหลัก แม้ว่าสุดท้ายแล้ว พวกมันควรจะมีราคาถูกกว่าด้วยวัตถุดิบที่มีอยู่อย่างมากมายในธรรมชาติ ซึ่งอาจยังคงจะต้องใช้เวลาอีกซักระยะหนึ่ง ..
เมื่อเปรียบเทียบกราฟีน Graphene กับลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion .. เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Li-Ion Batteries เซลล์กราฟีน Graphene Cells ใช้แผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นเคลือบด้วยวัสดุที่มีรูพรุน และแช่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte Solution แต่ถึงแม้การจัดวางภายในจะค่อนข้างคล้ายกัน แต่แบตเตอรี่ทั้งสองรูปแบบ ก็มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ..
กราฟีน Graphene มีค่าการนำไฟฟ้าสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ช่วยให้เซลล์ไฟฟ้าเคมีชาร์จเร็วขึ้นซึ่งสามารถส่งกระแสไฟได้สูงมากขึ้นเช่นกัน .. สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่ต้องการความจุสูงน้ำหนักเบา เช่น การชาร์จอุปกรณ์ต่ออุปกรณ์แบบเร่งด่วน Fast Device-to-Device Charging .. การนำความร้อนสูงยังหมายความว่า แบตเตอรี่จะเย็นลง ยืดอายุการใช้งานได้ แม้ในกล่องเคสติดตั้งที่คับแคบ เช่น สมาร์ทโฟน Smartphone เป็นต้น ..
แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ยังเบา และบางกว่าเซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Cells ในปัจจุบันอยู่ค่อนขางมาก .. ความจุกำลังไฟฟ้าต่อมวลน้ำหนักของลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion อยู่ที่ 180 Wh/Kg ในขณะที่ กราฟีน Graphene สามารถจัดเก็บพลังงานได้สูงกว่า อยู่ที่ 1,000 Wh/Kg หมายถึง กราฟีน Graphene มีศักยภาพสำหรับความจุกำลังไฟฟ้าต่อมวลน้ำหนักที่เหนือชั้นกว่า Lithium-Ion อย่างเทียบกันไม่ได้เลย ..
นอกจากนี้ กราฟีน Graphene ก็ปลอดภัยกว่า แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries จะมีประวัติด้านความปลอดภัยที่ดีมาก แต่ก็มีเหตุการณ์สำคัญสองสามเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่อง .. ความร้อนสูงเกินไป การชาร์จมากเกินไป และการเจาะทะลุอาจทำให้เกิดความไม่สมดุลของสารเคมีที่ควบคุมไม่ได้ในแบตเตอรี่ Li-Ion ที่ส่งผลให้เกิดไฟไหม้ .. กราฟีนมีความเสถียร ยืดหยุ่น และแข็งแกร่งกว่ามาก รวมทั้งไม่ทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยการใช้งาน ..
การศึกษาพบว่า ไม่มีความจำเป็นต้องลงทุนอะไรเป็นพิเศษ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries สามารถใช้กราฟีน Graphene เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพตัวนำแคโทด Cathode Conductor .. สิ่งเหล่านี้เรียกว่า ลูกผสมระหว่างกราฟีนเมทัลออกไซด์ Graphene-Metal Oxide Hybrids หรือแบตเตอรี่กราฟีนผสม Graphene-Composite Batteries .. แบตเตอรี่ไฮบริด Hybrid Batteries ส่งผลให้น้ำหนักลดลง ใช้เวลาในการชาร์จเร็วขึ้น ความจุมากขึ้น และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ในปัจจุบัน .. ทั้งนี้ ชุดแบตเตอรี่กราฟีนสำหรับผู้บริโภค Consumer-Grade Graphene Batteries ประเภทแรกที่เป็นแบตเตอรี่ไฮบริด Hybrid Batteries เช่น พาวเวอร์แบงก์กราฟีนผสม Graphene-Composite Power Bank เป็นต้นนั้น ได้เริ่มมีการวางจำหน่ายในตลาดแล้ว ..
เป็นที่ทราบกันเป็นอย่างดีว่า แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries มีความหมายอย่างมากสำหรับสมาร์ทโฟน Smartphones .. สมาร์ทโฟน Smartphones ในอนาคตที่บรรจุเซลล์พลังงานกราฟีน Graphene Power Cells จะมีสมรรถนะการใช้งานเพิ่มขึ้น .. พวกมัน รวมทั้ง ชุด Handsets, ชุดแบตเตอรี่ Battery Packs, Power Banks และอื่น ๆ สามารถชาร์จกำลังไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว และเร็วกว่าเทคโนโลยีการชาร์จเร่งด่วนในตลาดปัจจุบัน อายุการทำงานของแบตเตอรี่อยู่ได้มากกว่า 1-2 วัน ด้วยอุปกรณ์ที่บาง และเบากว่าอุปกรณ์ในตลาดปัจจุบัน หรืออาจทำงานได้เป็นสัปดาห์หลังการชาร์จเพียงครั้งเดียว รวมถึงอายุใช้งานที่ทนยาวด้วยรอบการชาร์จมากกว่า 200,000 รอบ ได้อย่างเหลือเชื่อ ..
การเปลี่ยนไปใช้กราฟีน Graphene สามารถให้ความจุเพิ่มขึ้นได้ถึง 60% หรือมากกว่า เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Battery ขนาดเดียวกัน และเมื่อรวมกับการระบายความร้อนที่ดีขึ้น แบตเตอรี่ที่เย็นลงจะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ด้วย ผู้บริโภคไม่จำเป็นต้องจ่ายค่าเปลี่ยนแบตเตอรี่ราคาแพงหลังจากผ่านไปสองสามปีเพื่อให้อุปกรณ์เก่าทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ..
แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries จะช่วยให้สมาร์ทโฟน Smartphones บางลง หรือให้ความจุของแบตเตอรี่มากขึ้น โดยที่ยังคงสัดส่วนปัจจุบันไว้ .. นอกจากนี้ยังมีนัยที่น่าสนใจสำหรับการชาร์จแบบอุปกรณ์ต่ออุปกรณ์อย่างรวดเร็ว ด้วยแบตเตอรี่ที่สามารถรองรับกระแสไฟฟ้าปริมาณที่สูงมาก และเวลาในการชาร์จ และคายประจุที่รวดเร็วอย่างยิ่ง ทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ สามารถชาร์จกำลังไฟฟ้าระหว่างกัน และกันได้ด้วยความเร็วที่รวดเร็วอย่างมาก ..
แม้ว่า เทคโนโลยีแบตเตอรี่กราฟีนแบบพกพา Portable Graphene-Battery Technology จะยังห่างไกลจากตลาด แต่ศักยภาพของพวกมันปัจจุบัน ก็ถือเป็นโอกาสสำหรับการกระตุ้นตลาดสมาร์ทโฟน Smartphones, ยานยนต์ไฟฟ้า EVs และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ อีกมากมายในอนาคต .. เป็นเรื่องดีที่ผลิตภัณฑ์กราฟีนไฮบริด Hybrid Graphene Products เป็นสิ่งที่มีอยู่แล้ว และน่าจะกลายเป็นเรื่องธรรมดา รวมถึงราคาที่ไม่แพงเกินไปในอีกไม่นาน .. ทั้งนี้ ตั้งแต่บัดนี้เป็นต้นไป Graphene ได้กลายเป็นหนึ่งเทคโนโลยีที่น่าจับตามองมากที่สุดในตลาดไปแล้ว .. พวกมันน่าตื่นเต้น และเป็นโอกาสทางธุรกิจที่น่าสนใจสำหรับอนาคตระบบพลังงานโลกที่ยั่งยืนอย่างแน่นอนไม่มีข้อสงสัย ..
แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries บนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ..
วัสดุที่ใช้กราฟีนเป็นฐาน Graphene-Based Materials จะมีความพรุนสูง และมีพื้นที่ผิวที่มากกว่า รวมทั้งมีความแข็งแรง และน้ำหนักเบาเป็นพิเศษ .. นอกจากนี้ วัสดุเหล่านี้ มีศักยภาพในการชาร์จ และคายประจุที่ยอดเยี่ยมตรงตามความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานที่เป็นชุดแบตเตอรี่ และตัวเก็บประจุยิ่งยวดในตลาด .. ความยืดหยุ่นสูง และคุณสมบัติการนำความร้อน รวมทั้งการนำไฟฟ้าที่ดี ทำให้วัสดุเหล่านี้ กลายเป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการจัดเก็บพลังงานในเชิงพาณิชย์จากนี้ไป ..
กราฟีน Graphene ที่มีการนำไฟฟ้าสูง จะเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรด และเร่งปฏิกิริยาเคมีภายในแบตเตอรี่ ซึ่งช่วยให้ถ่ายโอนพลังงานได้มากขึ้น และชาร์จได้เร็วขึ้นด้วยความร้อนลดลง .. กราฟีน Graphene ยังผ่านการย่อยสลายตัวน้อยกว่า เมื่อเทียบกับลิเธี่ยมในขณะที่ให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ได้อย่างมาก .. นอกจากนี้ แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ยังมีความคุ้มค่า และยั่งยืนเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ EVs อื่น ๆ ..
การใช้แบตเตอรี่กราฟีนบนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs นั้น .. ในบรรดาเทคโนโลยี และประเภทของแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนซึ่งแตกต่างกันไป คาดว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนแบบกราฟีน จะถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางภายใน 1 – 3 ปีข้างหน้าอย่างแน่นอน .. แบตเตอรี่แบบกราฟีนโซลิดสเตตภายใน 4-8 ปีข้างหน้า และตัวเก็บประจุยิ่งยวดแบบกราฟีน ภายใน 10 ปี .. แบตเตอรี่กราฟีนโซเดียมไอออน Graphene Sodium-Ion Batteries และแบตเตอรี่กราฟีนอะลูมิเนียมไอออน Graphene Aluminum-Ion Batteries สามารถแทนที่แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ได้ เนื่องจากมีราคาถูกลง และรีไซเคิลได้ง่ายกว่ามาก รวมทั้ง โซเดียม และอลูมิเนียม มีปริมาณสำรองในธรรมชาติมากกว่าเมื่อเทียบกับลิเธี่ยม ซึ่งจะไม่ทำให้เกิดปัญหาการผูกขาด Value Chain โดยเฉพาะในประเด็นภูมิเศรษฐศาสตร์ Geoeconomics ในอนาคต เหมือนเช่นแร่ธาตุหายากราคาแพงปัจจุบัน เช่น ลิเธี่ยม Lithium, โคบอลต์ Cobalt และแมงกานีส Manganese เป็นต้น ..
ทั้งนี้ แบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนกราฟีน Graphene Aluminum-Ion Batteries สามารถทำหน้าที่เป็นชุดแบตเตอรี่หลักบนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ได้ในอนาคตอันใกล้ เนื่องจากเซลล์อะลูมิเนียมกราฟีน Graphene Aluminum Cells ชาร์จประจุได้เร็วกว่าเซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Cells ถึง 60 เท่า และจัดเก็บพลังงานได้มากกว่าเซลล์อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ Pure Aluminum Cells อย่างมาก ตัวอย่างเช่น เซลล์กราฟีนอลูมิเนียมไอออน Graphene Aluminum-Ion Cells สามารถชาร์จแบตเตอรี่ AA ได้ภายใน 1 นาที และแบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญได้ภายใน 10 วินาที เป็นต้น ..
แม้ว่า พวกมันจะยอดเยี่ยมมากในฐานะระบบจัดเก็บพลังงานบนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs .. แต่ แบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีน ยังคงมีข้อจำกัดในการเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์อยู่หลายประเด็น ข้อจำกัดที่โดดเด่นที่สุด คือ การขาดเทคนิคการผลิตจำนวนมากสำหรับการผลิตแบตเตอรี่กราไฟท์คุณภาพสูง .. ปัจจุบัน ต้นทุนการผลิตกราฟีน 1 Kg อยู่ระหว่างหลายร้อยถึงหลายพันเหรียญสหรัฐฯ ซึ่งสูงกว่ามากเมื่อเทียบกับต้นทุนการผลิตถ่านคาร์บอน Carbon ซึ่งอยู่ที่ 15 เหรียญสหรัฐฯต่อกิโลกรัม ..
อน่างไรก็ตาม สำหรับศักยภาพของแบตเตอรี่กราฟีนบนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs นั้น .. แม้ว่าการใช้แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ในรถยนต์ไฟฟ้าจะเป็นไปได้ในปัจจุบัน แต่แบตเตอรี่เหล่านี้ ยังไม่มีการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ เนื่องจากจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อพัฒนาเทคนิคการผลิตเป็นจำนวนมาก และเพื่อกำหนดความสามารถเชิงปฏิบัติของวัสดุเพิ่มเติม .. หลายบริษัทฯ ยักษ์ใหญ่ ได้แสดงความสนใจในเทคโนโลยีแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery Technology เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานหลักให้กับรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ..
ตัวอย่างเช่น บริษัท Nanotech Energy เพิ่งได้รับเงินทุนจาก Fubon Financial Holding เพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ที่เสริมสมรรถภาพด้วยกราฟีนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า Graphene-Enhanced Batteries for EVs .. ในขณะที่ บริษัท Graphenano ซึ่งตั้งอยู่ในสเปน ได้ร่วมมือกับผู้เล่นในจีน เพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนโพลีเมอร์ Graphene Polymer-Based Battery ซึ่งสามารถทำให้ EVs ขับเคลื่อนไปได้ระยะสูงสุด 500 Km ด้วยเวลาในการชาร์จน้อยกว่า 5 นาที .. ในอนาคต กราฟีน กำลังกลายเป็นวัสดุสำคัญในการพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ ขณะที่ แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ยังคงเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่มีแนวโน้มมากที่สุดไปพร้อมด้วย ..
วิวัฒนาการของแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ในตลาด และอนาคตจากนี้ไป ..
พัฒนาการในธุรกิจการค้าสำหรับแบตเตอรี่กราฟีนบนรถยนต์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ Commercialization of Graphene Batteries for Commercial EVs อาจเป็นหนึ่งในการพัฒนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน แต่นอกเหนือจากนี้แล้ว บริษัท Skeleton Technologies ยังได้พัฒนาแบตเตอรี่กราฟีนที่ชาร์จเร็วมาก Ultrafast-Charging Graphene Batteries และตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors โดยใช้วัสดุกราฟีนที่น่าสนใจ .. เป็นที่ทราบดีว่า แบตเตอรี่นั้นกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาอย่างมุ่งมั่น แต่ตลาดเป้าหมายจริง ได้แก่ ยานยนต์ไฟฟ้า และการใช้ตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors ซึ่งถูกใช้งานบนรถโดยสารไฟฟ้าที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cells แล้วในตลาด ..
นอกเหนือจากนี้ การพัฒนาที่โดดเด่นอีกอย่างหนึ่งมาจากบริษัท Strategic Elements ซึ่งได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่ยืดหยุ่น และชาร์จเองได้ Flexible & Self-Charging Battery โดยใช้หมึกกราฟีน Graphene Ink โดยมุ่งคำนึงถึงตลาดอุปกรณ์ทางการแพทย์ และเทคโนโลยีที่ใช้สวมใส่ได้ Wearable Medical & Wearable Tech Market ในปี 2565 .. ยังไม่มีใครได้ยินเรื่องแบตเตอรี่แบบยืดหยุ่นสวมใส่ได้รูปแบบนี้มากนัก .. ดังนั้นจึงสามารถสันนิษฐานได้ว่าบริษัทฯ ยังอยู่ในขั้นการผลิตต้นแบบ แต่มีแนวโน้มสูงว่ากำลังจะนำออกสู่ตลาด หรืออาจมีบริษัทฯ อื่น ๆ พยายามนำผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันนี้ออกสู่ตลาดเช่นกัน .. เนื่องจากพื้นที่ในตลาดผลิตภัณฑ์คล้ายผืนผ้าที่สวมใส่ได้สำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ที่ยืดหยุ่นโดยใช้กราฟีน และวัสดุ 2D อื่น ๆ กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ..
การพัฒนาแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ครั้งแรกเพื่อนำมาใช้งานสำหรับกิจการอวกาศ Batteries for Space เกิดขึ้นในมกราคม 2565 ที่ผ่านมานี้เอง เมื่อบริษัท Lyten ผู้ผลิตแบตเตอรี่ในแคลิฟอร์เนีย ประกาศว่า พวกเขากำลังทำงานร่วมกับรัฐบาลสหรัฐฯ เพื่อพัฒนาแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries สำหรับกองทัพสหรัฐฯ มีการสร้างต้นแบบขึ้นเพื่อใช้ในดาวเทียมขนาดเล็กแล้ว แต่ตลาด EVs Batteries ซึ่งได้ถูกตั้งเป้าไว้ก่อนหน้านี้เช่นกัน ดังนั้น คาดได้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์อีกมากที่มายพร้อมจะออกสู่ตลาดจากนี้ไป ..
นอกเหนือจากการใช้งานในอวกาศแล้ว สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับแบตเตอรี่เหล่านี้ คือ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium-Sulfu : Li-S Batteries บนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs .. แบตเตอรี่ Li-S ได้รับการโน้มน้าวให้นำไปใช้งานในเชิงพาณิชย์มาช้านานแล้ว เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง High Energy Density แต่อิเล็กโทรดกำมะถัน Sulfur Electrodes มักจะสร้างปัญหาจาก Polysulfide Shuttle Effect ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไอออนของกำมะถัน Sulfur Ions หลุดออกจากอิเล็กโทรด Electrode ไปทำปฏิกิริยา และก่อตัวเป็นโมเลกุลที่มีสายโซ่ยาว ซึ่งทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ และส่งผลให้ประสิทธิภาพของอิเล็กโทรด รวมทั้งแบตเตอรี่ในกระบวนการเคมีไฟฟ้าสำหรับการจัดเก็บพลังงานลดลง Degrading the Electrode & Battery Performance in the Process ..
อย่างไรก็ตาม เพื่อจัดการกับปัญหาจาก Polysulfide Shuttle Effect ดังกล่าว Lyten ชี้ให้เห็นว่า กราฟีน Graphene คือ คำตอบ และข้อไขในการแก้ปัญหานี้ได้อย่างเด็ดขาด เพื่อนำ Li-S Batteries สำหรับยานยนต์ไฟฟ้าปริมาณมากออกสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ Large-Scale Commercialization of Li-S Batteries .. บริษัท Lyten ใช้ชั้นกราฟีนรูปแบบ 3 มิติ เพื่อยับยั้งปฏิกิริยาพื้นผิวในอิเล็กโทรด สิ่งนี้จะขับเคลื่อนปฏิกิริยาที่มีต่อโมเลกุล Li2S แทนที่จะเป็นโมเลกุล Li2S8 และ Li2S6 แบบสายยาว ที่ถูกปล่อยออกจากแคโทด ส่งผลให้แบตเตอรี่ใช้งานได้นานขึ้น และเป็นปกติมากขึ้น เนื่องจากโมเลกุล Li2S เป็นสิ่งที่ควรถูกปลดปล่อยออกจากแคโทดระหว่างรอบการทำงาน ซึ่งถือเป็นการพัฒนาที่น่าสนใจอย่างยิ่งที่สามารถช่วยนำแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนเป็นฐาน Graphene-Based Batteries เช่น แบตเตอรี่ Li-S เหล่านี้ ออกสู่ตลาดปลายทางที่มีมูลค่าสูง High-Value End-Use Markets ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
ชุดแบตเตอรี่สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Batteries from Grid Storage เป็นอีกตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานในอนาคตที่น่าสนใจ ..
การพัฒนาแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ล่าสุด มาจากบริษัท Startup ชื่อ PolyJoule ของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ Massachusetts Institute of Technology : MIT.. แบตเตอรี่กราฟีนเหล่านี้ ใช้เซลล์ไฟฟ้าเคมีแบบสองขั้วมาตรฐาน Standard Two-Electrode Electrochemical Cell และใช้การผสมผสานระหว่างตัวนำไฟฟ้าโพลีเมอร์ Conductive Polymers กับวัสดุคาร์บอนกราฟีนไฮบริด Hybrid Carbon-Graphene Materials ..
ชุดแบตเตอรี่เหล่านี้ ได้รับการขนานนามว่า เหมาะสำหรับการใช้งานบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Sources ที่ไม่ต่อเนื่อง เนื่องจาก แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries สามารถปล่อยพลังงานได้อย่างรวดเร็ว สูงถึง 1 MW ในเวลาน้อยกว่า 10 วินาที เพื่อป้องกันไฟฟ้าขัดข้องเป็นระยะๆ ได้อย่างยอดเยี่ยม .. นอกจากนี้ยังสามารถชาร์จกำลังไฟฟ้าใหม่ได้ภายในเวลาไม่ถึง 5 นาที เพื่อให้แน่ใจว่ามีพลังงานเพียงพอเมื่อจำเป็น .. แตกต่างจากแบตเตอรี่ประเภทอื่น ๆ .. แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries ล่าสุดนี้ ไม่สะสมความร้อน ดังนั้น จึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งระบบระบายความร้อนใด ๆ ทั้งยังมีความทนทานโดยเนื้อแท้ในตัวของมันเองอีกด้วย ..
เทคโนโลยีนี้ใหม่มาก และมีข้อมูลจำกัดในขณะนี้ นอกเหนือจากโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าแล้ว ยังได้รับการขนานนามว่า เป็นแหล่งจัดเก็บพลังงานในภาคอุตสาหกรรมทั่วไป และแอพพลิเคชั่นส่งจ่ายพลังงานสำหรับศูนย์ข้อมูล แน่นอนว่า พวกมันได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงตลาดอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นตลาดใหม่ที่น่าสนใจอย่างมากสำหรับแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนเป็นฐาน .. ประเด็นสำคัญ คือ ภาคส่วนของตลาดนี้ เริ่มดำเนินการไปบ้างแล้วหรือไม่ และแบตเตอรี่เหล่านี้ จะสามารถสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการบนโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า และภาคอุตสาหกรรมอื่น ๆ ด้วยราคาต้นทุนที่แข่งขันในตลาดได้เมื่อไร ..
แม้ว่าจะไม่มีใครสามารถคาดเดาสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้นได้ แต่ขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางสำหรับแบตเตอรี่กราฟีน Wide Application Scope for Graphene Batteries เนื่องจากความต้องการพลังงานสะอาดสีเขียว Green Energy เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในระบบเศรษฐกิจ และสังคม ทั้งในระบบพลังงานขนาดเล็ก และขนาดใหญ่ ดังนั้น ระบบจัดเก็บพลังงานขนาดต่าง ๆ ที่มีความหนาแน่น Higher Density Storage Systems สูงกว่าที่มีใช้งานอยู่ปัจจุบัน กลายเป็นสิ่งจำเป็นยิ่งยวดที่ขาดไม่ได้ ..
แนวโน้มตลาดในอนาคตสำหรับแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Batteries โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราได้เห็นผลิตภัณฑ์หลายประเภทที่มุ่งสู่การใช้งานที่แตกต่างกัน และตลาดปลายทาง รวมถึงการพัฒนาบางอย่างร่วมกับหน่วยงานภาครัฐ .. ผลิตภัณฑ์ Batteries มากมายหลายประเภทจากการผสมผสาน Graphene สามารถเติมช่องว่างจำนวนมากที่แบตเตอรี่เคมีไฟฟ้าแบบดั้งเดิมพยายามดิ้นรน และไม่เคยทำได้มาก่อน เพื่อให้ได้มาซึ่งคุณภาพ และประสิทธิภาพที่สูงเพียงพอ สอดคล้องกับความต้องการการปฏิรูประบบพลังงานในอนาคตให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
คาดการณ์ตลาดแบตเตอรี่กราฟีนทั่วโลก Global Graphene Battery Market ..
ขนาดธุรกิจในตลาดแบตเตอรี่กราฟีนทั่วโลก Global Graphene Battery Market มีมูลค่า 48.8 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2562 และคาดว่าจะสูงถึง 398.6 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2570 .. ทั้งนี้ คาดหมายว่า อัตราเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับตลาดแบตเตอรี่กราฟีนทั่วโลก Global Graphene Battery Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน ที่ค่า CAGR 31.2% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2563-2570 ..
แบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery ได้กลายเป็นโซลูชั่น หรือข้อไขการจัดเก็บพลังงานที่สามารถชาร์จประจุไฟฟ้าได้รวดเร็วที่สุดทั่วโลก .. ตลาดแบตเตอรี่กราฟีนทั่วโลก Global Graphene Battery Market ได้รับแรงหนุนจากการค้ากราฟีน Graphene เพื่อปรับปรุงแบตเตอรี่ Commercialization of Graphene to Enhance Batteries ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และจากนี้ไป .. พวกมันได้นำเสนอคำตอบสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้ารูปแบบผสมผสานในอนาคตที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างยิ่ง ..
ยอดขายที่เพิ่มขึ้นของรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs เป็นตัวขับเคลื่อนการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่กราฟีน อันเนื่องมาจากช่วงขยายของระยะทางที่เพิ่มขึ้นมากสำหรับการเดินทางระยะไกล และเวลาในการชาร์จที่น้อยลง .. นอกจากนี้คาดว่า ตลาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาที่เฟื่องฟู เช่น โทรศัพท์มือถือ Smartphones เป็นต้นนั้น จะช่วยกระตุ้นการเติบโตของตลาดอีกด้วย .. นอกจากนี้ การเพิ่มขึ้นของการลงทุนภาครัฐในการวิจัย และพัฒนา คาดหมายว่า จะสร้างโอกาสในการเติบโตของตลาดด้วยความเร่งได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยต้นทุนราคาของเทคโนโลยีกราฟีน และการไร้ความสามารถในตลาดสำหรับการพัฒนากระบวนผลิตเป็นจำนวนมากในเชิงพาณิชย์ของแบตเตอรี่กราฟีน คาดว่า ยังจะคงขัดขวางการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery Market ไปอีกสักระยะหนึ่ง ปัญหาหลักยังคงอยู่ที่ประเด็นเรื่องของราคา ..
คาดหมายว่า ยุโรปจะมีส่วนแบ่งการตลาดแบตเตอรี่กราฟีนที่ใหญ่ที่สุดในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ การครอบงำของภูมิภาคยุโรปนี้เกิดจากการมีบริษัทฯ ผู้ผลิตกราฟีนรายใหญ่ในภูมิภาคนี้ ..
เอเชียแปซิฟิก เป็นภูมิภาคที่สามารถสร้างรายได้รายใหญ่เป็นอันดับสองในตลาดแบตเตอรี่กราฟีน Graphene Battery Market และคาดว่าจะเติบโตอย่างมากในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. การเติบโตอย่างรวดเร็วของภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก เป็นผลมาจากมาตรการ กฎระเบียบ เกี่ยวกับการปล่อย CO2 ที่เข้มงวดขึ้น และความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการใช้แหล่งพลังงานสะอาด ตัวอย่างเช่น โดยการเร่งการผลิตรถยนต์ไฟฟ้า เป็นต้น .. นโยบายภาครัฐด้านพลังงาน และสิ่งแวดล้อมหลายประเทศในเอเชียแปซิฟิก ตั้งเป้าหมายที่จะลดการปล่อย CO2 ลงอย่างน้อย 25% ในปีที่ผ่านมา และ 50% ภายในปี 2593 .. ดังนั้น เพื่อให้บรรลุความสามารถเหล่านี้ ตลาดการจัดเก็บพลังงานต้องการแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนซึ่งมีความจุขนาดใหญ่พิเศษ รวมทั้งการชาร์จกำลังไฟฟ้า และการคายประจุที่รวดเร็วกว่า จึงเป็นความจำเป็นที่ถือเป็นความต้องการในตลาดอย่างมากในช่วงเวลาที่คาดการณ์ และจากนี้ไป ..
ทั้งนี้ ผู้เล่นหลักในตลาดแบตเตอรี่กราฟีนรายใหญ่ เช่น Cabot Corporation, Cambridge Nanosystems Ltd., G6 Materials Corp., Graphenano SL, GrapheneNanoChemplc, Graphenea SA, NanoXplore Inc., Real Graphene USA, Vorbeck Materials Corp. และ XG Sciences, Inc. เป็นต้น ..
สรุปส่งท้าย ..
กราฟีน Graphene คือ สุดยอดวัสดุปฏิรูประบบพลังงานโลก .. การปรากฏตัวของกราฟีน Graphene พร้อมคุณสมบัติการนำไฟฟ้า และความร้อนที่ยอดเยี่ยม รวมถึงความโปร่งใส และเป็นวัสดุสองมิติที่บางที่สุดในโลก ส่งผลให้ Graphene กลายเป็นวัสดุที่สามารถเปลี่ยนแปลงโลกได้อย่างแท้จริงด้วยศักยภาพในการบูรณาการอย่างไม่จำกัดในเกือบทุกภาคส่วนอุตสาหกรรมที่หลากหลาย Unlimited Potential for Integration in Almost Any Industry โดยเฉพาะในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System: ESS ที่เป็นแบตเตอรี่กราฟีนลูกผสม Hybrid Graphene Batteries ขนาดต่าง ๆ ..
คุณสมบัติทางกายภาพ หรือพฤติกรรมเชิงกลทั่วไปของกราฟีนนั้น พบว่า กราฟีน Graphene เป็นวัสดุที่บางที่สุดชนิดหนึ่งของโลก โดยมีความหนาอะตอมของคาร์บอนเพียงอะตอมเดียว ประมาณ 0.34 นาโนเมตร nm .. นอกจากนี้ ยังได้รับการยอมรับว่าเป็นวัสดุ 2D Material ที่ทนทานที่สุด และแข็งกว่าเหล็ก หรือเพชรที่มีขนาดเท่ากัน .. กราฟีน Graphene มีความต้านทานแรงดึง ความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนต่อการยืด หรือดึงก่อนที่จะขาด หรือแตกหัก มากกว่า 1 Tpa .. มีวัสดุเพียงชนิดเดียวที่อาจแข็งแกร่งกว่ากราฟีน Graphene ได้แก่ คาร์ไบน์ Carbyne ซึ่งเป็นกลุ่มอะตอมของคาร์บอน โดยพื้นฐานแล้ว คือ Graphene Ribbon กว้างหนึ่งอะตอม อย่างไรก็ตาม การสังเคราะห์คาร์ไบน์ Carbyne นั้น กระทำได้ยากมาก ..
กราฟีน Graphene มีน้ำหนักเบาเพียง 0.77 มิลลิกรัมต่อตารางเมตร Milligrams per Square Meter .. เนื่องจากเป็นแผ่น 2D Material แผ่นเดียว จึงมีพื้นที่ผิวสูงสุดเทียบกับวัสดุอื่นทั้งหมด เมื่อปล่อยทิ้งไว้ แผ่นกราฟีน Graphene Sheets จะเรียงซ้อนกัน และก่อตัวเป็นกราไฟต์ Graphite ซึ่งเป็นรูปแบบคาร์บอน 3 มิติ หรือ 3D Form ที่เสถียรที่สุดภายใต้สภาวะปกติ ..
แผ่นกราฟีน Graphene Sheets มีความยืดหยุ่น และในความเป็นจริง กราฟีน คือ ผลึกคริสตัลที่ยืดหยุ่นได้มากที่สุด พวกมันสามารถยืดออกได้ถึง 20% ของขนาดเริ่มต้นโดยไม่ทำให้แตก .. นอกจากนั้น กราฟีนที่สมบูรณ์แบบจะยึดเกาะกันแน่นจนไม่มีอะไรสามารถซึมผ่านได้ และแม้แต่อะตอมของฮีเลียม Helium Atoms ซึ่งมีขนาดเล็กอย่างยิ่งแล้วก็ไม่สามารถซึมผ่านเข้าไปได้ ..
สำหรับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์นั้น .. กราฟีน Graphene มีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าสูงมาก Extremely High Electrical Current Density เทียบได้เท่ากับ 1,000,000 เท่าของทองแดง Copper และความคล่องตัวอิเล็กตรอนที่แท้จริง หรือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำภายในอยู่ที่ 100 เท่าของซิลิคอน Silicon .. กราฟีน มีความต้านทานต่ำกว่าวัสดุอื่น ๆ ที่อุณหภูมิห้อง รวมทั้งต่ำกว่าเงิน Silver .. นอกจากนี้ ยังมีวิธีการบางอย่างที่จะทำให้พวกมันกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด Superconductor สามารถจัดเก็บประจุไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วด้วยประสิทธิภาพ 100% Efficiency ..
ทั้งนี้ ในประเด็นค่าการนำความร้อน Thermal Conductivity .. กราฟีน Graphene เป็นตัวนำความร้อนที่สมบูรณ์แบบ โดยมีคุณสมบัติการนำความร้อนที่บันทึกได้ ซึ่งสูงกว่าท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes, กราไฟต์ Graphite และเพชร Diamond ด้วยค่าที่มากกว่า 5,000 W/m/K .. กราฟีน Graphene สามารถนำความร้อนในทุกทิศทาง และเป็นตัวนำไอโซโทรปิก Isotropic Conductor หรือวัสดุเหนี่ยวนำสนามไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย ..
นอกจากนี้ ด้วยคุณสมบัติทางแสง .. กราฟีน Graphene มีความบางมาก แต่ก็ยังเป็นวัสดุที่มองเห็นได้ เนื่องจากดูดซับคลื่นแสงสีขาว White Light ได้ประมาณ 2.3% ซึ่งค่อนข้างมากสำหรับวัสดุ 2D Material ทั่วไป ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ ได้รวมสิ่งนี้เข้ากับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่น่าทึ่งของกราฟีน .. ซึ่งในทางทฤษฎีนั้น พวกเขาสามารถใช้กราฟีนเพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV ที่มีประสิทธิภาพสูง บางมาก ยืดหยุ่น พับได้ และโปร่งใส .. ทั้งนี้ การดูดซับแสงที่มองเห็นได้ 2.3% ยังทำให้กราฟีน มีความโปร่งใสในสายตามนุษย์อย่างมาก ซึ่งอาจมีประโยชน์หลายประการ สามารถใช้ทำตัวนำโปร่งแสง เช่น กระจกอาคาร ม่านบังตา สำหรับ Thin Solar PV เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าได้ เป็นต้น ..
ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องคุณสมบัติทางเคมีของพวกมัน และแม้ว่าอะตอมของกราฟีนทั้งหมดจะสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม แต่พวกมันก็เป็นวัสดุเฉื่อย ไม่ทำปฏิกิริยากับอะตอมอื่นในทันที .. อย่างไรก็ตาม กราฟีนสามารถดูดซับอะตอม และโมเลกุลต่าง ๆ ได้ .. สิ่งเหล่านี้สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ และอาจใช้เพื่อทำเซ็นเซอร์ หรือการใช้งานอื่น ๆ ได้อีกอย่างหลากหลายในภาคพลังงาน ..
กราฟีน Graphene กำลังกลายเป็นเทคโนโลยีที่สร้างความปั่นป่วนต่อตลาดด้วยผลิตภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ๆ ที่สามารถเปิดตัวในตลาดมากมาย โดยเฉพาะตลาดระบบจัดเก็บพลังงานที่เป็น Graphene Batteries รูปแบบผสม Hybrid และแม้กระทั่งเข้าไปแทนที่เทคโนโลยี หรือวัสดุที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ .. เมื่อกราฟีนถูกประยุกต์ใช้งานเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติวัสดุที่มีใช้งานอยู่ก่อนนั้น พบว่า Graphene สามารถทำให้วัสดุเดิมเหล่านั้นแสดงศักยภาพที่แท้จริงของพวกมันออกมาได้อย่างเหลือเชื่อ ..
สำหรับเทคโนโลยีกราฟีน Graphene Technology แล้ว ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เพื่อโลกที่ดีกว่า คือ ประเด็นสำคัญ .. การลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Energy ให้สำเร็จได้เป็นสิ่งหนึ่ง แต่การพัฒนาที่ยั่งยืนสำหรับการจัดเก็บพลังงาน Sustainable Developments in Energy Storage เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่สำคัญยิ่งเช่นกัน .. ตามรายงานของ Consortium for Battery Innovation : CBI คาดหมายว่า ความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานสะอาดสีเขียว และพลังงานหมุนเวียนด้วยชุดแบตเตอรี่ทั่วโลก จะเพิ่มขึ้นอย่างมากในปี 2568 เป็นต้นไป และกราฟีน Graphene ร่วมกับวัสดุที่เกี่ยวข้อง Graphene & Related Materials สามารถแสดงบทบาทนำที่สำคัญนี้ได้อย่างแน่นอนไม่มีข้อสงสัย ..
ทั้งนี้ กราฟีน Graphene จะสามารถเปลี่ยนแปลง และปฏิรูปวงการอุตสาหกรรม เทคโนโลยี และภาคพลังงานได้อย่างไรนั้น เป็นเรื่องที่ต้องติดตามอย่างใกล้ชิด .. การเดินทางของพวกมันเพิ่งจะเริ่มต้นขึ้นในการสร้างโอกาสใหม่ ๆ เชิงพาณิชย์สำหรับการประยุกต์ใช้งานในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System : ESS รวมทั้งการแปลงพลังงานจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังหมุนเวียน Renewable Energy ให้เป็นกำลังไฟฟ้า ซึ่งดูเสมือนว่า กราฟีน และวัสดุที่เกี่ยวข้อง Graphene & Related Materials อาจเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อช่วยให้วิศวกร สามารถค้นหาวัสดุทดแทน Alternative Materials ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าวัสดุแบบดั้งเดิม เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ในระบบพลังงานโลกรุ่นต่อไปให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
…………………………………
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
How to make Graphene Batteries | Cheaptubes :-
Graphene Batteries: Introduction and Market News | Graphene – Info :-
https://www.graphene-info.com/graphene-batteries
Graphene Batteries Explained | Nanowerk :-
https://www.nanowerk.com/graphene-batteries.php
The Evolution of Graphene Batteries | EE Times :-
https://www.eetimes.com/the-evolution-of-graphene-batteries/
Graphene Battery Market | Markets and Markets :-
https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/graphene-battery-market-96975481.html
The Global Graphene Battery Industrysize was $48.8 Million in 2019 and is Projected to Reach $398.6 Million by 2027, to Register a CAGR of 31.2% | Allied Market Research :-
https://www.alliedmarketresearch.com/press-release/graphene-battery-market.html
Graphene Batteries: Global Opportunity Analysis & Industry Forecast 2020 – 2027 | AP News :-
https://apnews.com/6eaceed574dd4894a05725a0f802ae37
Graphene: The ‘Miracle Material’ that will Change the World :-
https://photos.app.goo.gl/7UG1WcUjq6SstPgi7
Graphene Battery : Faster Charging – Longer Lasting & It’s Already on the Market :-
