การพัฒนาถ่านกัมมันต์จากส่วนต่างๆของเปลือกทุเรียนเพื่อใช้เป็นวัสดุขั้วไฟฟ้าของตัวเก็บประจุยิ่งยวด

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ญาณิศา สิทธินันทน์, วัฒนพล ดังก้อง

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

เจษฎา แม่นยำ

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัย รังสิต

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

โครงงานนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาวิธีการพัฒนาถ่านกัมมันต์จากเปลือกทุเรียนสำหรับเป็นขั้วไฟฟ้าในตัวเก็บประจุยิ่งยวดให้มีประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น และทำการเปรียบเทียบค่าความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุยิ่งยวดที่ใช้ถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากส่วนที่ต่างกันของเปลือกทุเรียน จากการสังเกตลักษณะเส้นใยและลักษณะของเปลือกแต่ละชั้น สามารถแบ่งเปลือกทุเรียนออกเป็น 2 ส่วน คือ เปลือกชั้นในและเปลือกชั้นนอก ซึ่งมีลักษณะที่แตกต่างกัน ในการเตรียมถ่านกัมมันต์ได้ใช้กระบวนการคาร์บอไนเซชันและกระตุ้นทางกายภาพ โดยเผาที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ภายใต้บรรยากาศของแก๊สไนโตรเจน จากนั้นกระตุ้นด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง แล้วนำถ่านกัมมันต์ที่ได้ไปวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุ พบว่าถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นในมีจำนวนอะตอมคาร์บอนร้อยละ 87.77 ของอะตอมทั้งหมด ซึ่งมากกว่าจำนวนอะตอมคาร์บอนของถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นนอกที่มีร้อยละ 71.96 ของอะตอมทั้งหมด ดังนั้นถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นในมีปริมาณธาตุคาร์บอนมากกว่าถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นนอก และนำไปศึกษาลักษณะพื้นผิวอนุภาคของถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นในและเปลือกชั้นนอก พบว่าลักษณะอนุภาคจากทั้ง 2 ตัวอย่างมีพื้นผิวที่เรียบซ้อนกันเป็นชั้น หลังจากนั้นนำไปทำเป็นขั้วไฟฟ้า โดยใช้ถ่านกัมมันต์ คาร์บอนแบล็ก และพอลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน ในอัตราส่วน 80:10:10 เป็นวัสดุขั้วไฟฟ้า แล้วนำไปประกอบเป็นตัวเก็บประจุยิ่งยวดชนิดขั้วสมมาตร ที่ขั้วไฟฟ้ามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เซนติเมตร โดยใช้สารละลายกรดซัลฟิวริกเป็นสารอิเล็กโทรไลต์ หลังจากนั้นนำไปทดสอบ Galvanostatic charge – discharge ที่กระแสไฟฟ้าขนาด 0.5 แอมแปร์ต่อกรัม และคำนวณค่าความจุจำเพาะของขั้วไฟฟ้า พบว่าขั้วไฟฟ้าที่ใช้ถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นในมีค่าความจุจำเพาะ 89.53 ฟารัดต่อกรัม และขั้วไฟฟ้าที่ใช้ถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นนอกมีค่าความจุจำเพาะ 44.92 ฟารัดต่อกรัม สามารถสรุปได้ว่าถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นในเหมาะสมแก่การนำมาทำเป็นขั้วไฟฟ้าในตัวเก็บประจุยิ่งยวดมากกว่าถ่านกัมมันต์จากเปลือกชั้นใน เนื่องจากมีปริมาณธาตุคาร์บอนที่สูงและมีปริมาณธาตุปนเปื้อนน้อย