การพัฒนาประสิทธิภาพ Triboelectric Nanogenerator เพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานจากน้ำพุร้อน
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ภัทรพร คำนึงสิทธิ, ฐนิศรา ธงทอง, นภวิชญ์ นันทะน้อย
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
พงษ์ระวี พันธุ์บุญปลูก
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
Triboelectric nanogenerators (TENGs) เป็นอุปกรณ์ที่เริ่มได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นอย่างมากในปัจจุบัน เนื่องจากประสิทธิภาพและความสามารถในการหมุนเวียนพลังงานกลที่เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยอาศัยหลักการทำงานพื้นฐานร่วมกันระหว่าง Electrostatic induction และ Triboelectrification effect ในโครงงานนี้ได้ทำการศึกษาและทดสอบส่วนประกอบที่มีผลต่อการทำงานของ Triboelectric nanogenerator (TENG) ที่ทำงานด้วย Contact-Separation Mode รวมถึงการปรับปรุงคุณภาพของ Polydimethylsiloxane (PDMS) ด้วยจากเติมอนุภาคนาโนที่มีคุณสมบัติเป็นไดอิเล็กทริค เช่น Barium Titanate (BaTiO3) และการเพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าด้วย Carbon Nanotubes (CNTs) และได้ทำการออกแบบ 3D โมเดลเพื่อการเก็บเกี่ยวพลังงานกลจากน้ำพุร้อน ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของ TENG มีผลมาจากคุณสมบัติของวัสดุ และรูปแบบของโครงสร้าง TENG รวมถึงความถี่รอบการสัมผัส จากการศึกษาครั้งนี้สามารถสรุปได้ว่า BaTiO3-PDMS ซึ่งใช้เป็น Negative layer ให้ผลดีที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับ PVC, Pure PDMS และ PTFE กระดาษความหนา 2 มิลลิเมตรที่เกิดจากการวางเรียงซ้อนกันของแผ่นกระดาษ เพื่อใช้เป็น Positive layer มีค่าพื้นที่ผิวสัมผัสที่มากกว่ากระจกความหนาเดียวกัน ค่าความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าที่ได้จึงมีค่ามากกว่า อิเล็กโทรดที่เลือกใช้มีผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของ TENG ความถี่รอบที่สัมผัสส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของ TENG โดยส่งผลต่อรอบเกิด Electrostatic induction และ Triboelectrification effect ซึ่งความถี่การสัมผัสที่ 3 Hz ให้ค่าความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้ามากที่สุด การพัฒนา TENG ด้วย BaTiO3-PDMS ทำให้ค่าความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าเพิ่มจาก Pure PDMS มากขึ้น 8 และ 2 เท่าตามลำดับ การเพิ่มชั้น CNTs-PDMS บนกระดาษ ที่ความเข้มข้น 1% w/v ให้ประสิทธิภาพมากที่สุด กระแสไฟฟ้าที่ได้มีค่าเพิ่มมากขึ้น แต่ความต่างศักย์ลดลงเนื่องจากระยะห่างระหว่าง Positive และ Negative layer ที่ลดลง การออกแบบ 3D Printing ยังไม่สามารถนำมาใช้งานได้จริงเนื่องจากน้ำหนักที่เบาจึงมีแรงกดที่ไม่มากพอที่จะทำให้ TENG สามารถเกิดการสัมผัสได้