คาร์บอนรูพรุนตัวเก็บประจุยิ่งยวดจากเปลือกต้นกระถินณรงค์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐเศรษฐ์ เมฆเจริญวิวัฒนา, ธมลวรรณ ไหมละเอียด, ณฐนนท์ ศรีสุวรรณ

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

จันทร์ทิพย์ จุลศักดิ์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนเบญจมราชูทิศ

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

บทคัดย่อ

โครงงานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยที่เหมาะสมในการผลิตคาร์บอนรูพรุนตัวเก็บประยุยิ่งยวด โดยการนำเปลือกไม้กระถินณรงค์มาผ่านกรรมวิธี เพื่อให้ได้คาร์บอนรูพรุนที่สามารถอัดและคายประจุไฟฟ้าในปริมาณมาก และใช้ระยะเวลาอันสั้น โดยการศึกษาปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับการเก็บประจุของตัวเก็บประจุยิ่งยวด ศึกษาอัตราส่วนระหว่างไฮโดรชาร์ต่อโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีผลต่อโครงสร้างของคาร์บอน ซึ่งมีผลต่อการกักเก็บประจุของตัวเก็บประจุ โดยตรวจสอบคุณสมบัติต่าง ๆ ด้วยเครื่อง CV, GCD และ SEM แล้วนำตัวเก็บประจุที่ได้ไปทดสอบและเปรียบเทียบประสิทธิภาพการกักเก็บประจุ ทดลองโดยการนำเปลือกไม้กระถินณรงค์ไปไฮโดรเทอร์มัล ให้ได้ไฮโดรชาร์เพื่อนำไปกระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่อัตราส่วน 1:1, 1:2 และ1:3 จากนั้นนำไปไพโรไลซิสเพื่อกำจัดสารอื่น ๆ ที่นอกเหนือจากคาร์บอน ซึ่งอัตราส่วนไฮโดรชาร์ต่อความเข้มข้นจากการศึกษาสัณฐานด้วยกล้อง SEM พบว่าคาร์บอนที่ไม่ผ่านการกระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ไม่พบรูพรุน ส่วนคาร์บอนที่ผ่านการกระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์มีพื้นผิวเป็นรูพรุนและความหนาแน่นของรูพรุนเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วนของสารเคมีที่กระตุ้น สาเหตุเกิดจากการทำปฏิกิริยาเคมีระหว่างคาร์บอนและโซเดียมไฮดรอกไซด์ จากการศึกษาสมบัติการกักเก็บประจุไฟฟ้าด้วยเครื่อง CV ที่อัตราสแกนต่ำมีการจ่ายความต่างศักย์ไฟฟ้าเข้าไปอย่างช้า ๆ ทำให้สามารถสร้างชั้นประจุไฟฟ้าสองชั้น (electrical double – layer) บนพื้นผิวได้ ส่วนอัตราสแกนสูง (50 – 100 mV/s) พบว่ากราฟมีลักษณะบิดเบือนไปจากสี่เหลี่ยมผืนผ้าและพื้นที่ใต้กราฟมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อปริมาณ โซเดียมดรอกไซด์มากขึ้น เนื่องจากการกระตุ้นด้วยโซเดียมดรอกไซด์จะช่วย เพิ่มพื้นที่ผิวและปริมาตรรูพรุนในการกักเก็บประจุไฟฟ้า แต่เมื่อปริมาณของโซเดียมไฮดรอกไซด์มากเกินไป อาจทำให้โครงสร้างรูพรุนมีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งทำให้ไอออนจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ไม่สามารถเข้าถึงพื้นผิวของคาร์บอนรูพรุนได้ทั่วถึง ส่งผลให้มีความสามารถ ในการเก็บประจุไฟฟ้าลดลง

ตัวเก็บประจุยิ่งยวดสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับยานพาหนะไฟฟ้าได้