การปรับโครงสร้างจุลภาคของคาร์บอนรูพรุนจากชีวมวลให้เป็นกราฟีนแบบหลายชั้นสำหรับตัวเก็บประจุไฟฟ้ายิ่งยวด

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ปานแก้วตา มิ่งขวัญ, ปณิตา สุวรรณโน, ธารธรรม ระฆังทอง

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ผกากรอง โยธารักษ์, อุเทน ทับทรวง

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนเบญจมราชูทิศ

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

การปรับโครงสร้างจุลภาคของคาร์บอนรูพรุนจากชีวมวลให้เป็นกราฟีนแบบหลายชั้นสำหรับตัวเก็บประจุไฟฟ้ายิ่งยวดมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเพิ่มพื้นที่ผิวและรูพรุนจากทะลายปาล์มและเพื่อปรับโครงสร้างจุลภาคของคาร์บอนรูพรุนจากทะลายปาล์มให้เป็นกราฟีนแบบหลายชั้น ซึ่งเป็นการนำชีวมวลด้านการเกษตรที่เหลือทิ้งจากการผลิตน้ำมันมาปรับเปลี่ยนโครงสร้างให้เป็นคาร์บอนรูพรุนที่มีลักษณะเป็นกราฟีนแบบหลายชั้น โดยกระบวนการทดลองมีขั้นตอนคือ 1) การสังเคราะห์คาร์บอนรูพรุนจากทะลายปาล์มเปล่า 2) การเติมสารตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ 3) การกระตุ้นโดยสารซิงค์คลอไรด์ วิเคราะห์ผลการทดลองโดยใช้เครื่องวิเคราะห์เคมีทางไฟฟ้า (Potentiostat) จากผลการทดลองพบว่า คาร์บอนจากทะลายปาล์มเปล่าที่ไม่ผ่านการเติมโลหะออกไซด์มีความจุไฟฟ้าที่ต่ำ ความต้านทานสูงและพื้นที่ใต้กราฟขนาดเล็กที่สุด ในขณะที่เมื่อพิจารณาถึงคาร์บอนที่ได้ผ่านการเติมตัวเร่งโลหะออกไซด์ ไอร์ออน (III) ไนเตรต โนนาไฮเดรต เป็นสารละลายที่มีความจุไฟฟ้าสูงที่สุด ความดันต่ำและพื้นที่กราฟขนาดใหญ่ที่สุด สามารถดูด้วยได้จากกราฟไซคลิกโวลแทมเมทรี ซึ่งมีความคล้ายกับรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ใกล้เคียงกับบกราฟในอุดมคติมากที่สุด และจากการศึกษาความจุทางไฟฟ้าของคาร์บอนรูพรุน พบว่าที่ความหนาแน่นของกระแสเท่ากับ 0.25 แอมแปร์ต่อกรัม จะมีค่าความจุไฟฟ้าจำเพาะ 85.3 ฟารัดต่อกรัม กราฟมีลักษณะไม่สมมาตร เนื่องจากการอัดและการคายประจุที่ไม่เท่ากัน ในขณะที่กลุ่มของคาร์บอนรูพรุนที่ผ่านการเติมสารตัวเร่งโคบอลต์และไอร์ออน จะมีค่าความจุไฟฟ้า 97.5 และ 113.5 ฟารัดต่อกรัมตามลำดับ และมีลักษณะสมมาตร ใกล้เคียงกราฟในอุดมคติซึ่งเป็นรูปสามเหลี่ยมมากแสดงถึงประสิทธิภาพที่ดีของการอัดและการคายประจุอีกด้วย ในอนาคตหากโครงงานนี้ประสบความสำเร็จ จะสามารถสร้างประโยชน์และเพิ่มมูลค่าของทะลายปาล์มเปล่าที่เป็นวัสดุเหลือใช้ให้สูงขึ้น มีการใช้ตัวเก็บประจุยิ่งยวดมากขึ้น ซึ่งถือเป็นการส่งเสริมพลังงานหมุนเวียน แทนพลังงานเชื้อเพลิงที่มีอยู่อย่างจำกัด ซึ่งจะเกิดผลดีต่อเศรษฐกิจอย่างแน่นอน