การศึกษาประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุที่ผลิตจากเส้นใยนาโนที่ได้จากแบคทีเรีย

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฎฐธิดา เเสงทอง, ธิติมา จันทะแพน

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

วิริยา ตาสี

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย เลย

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ในปัจจุบันด้วยจำนวนประชากรในการใช้เทคโนโลยี และสิ่งอำนวยความสะดวกสบายที่เพิ่มมากขึ้นเท่าตัวในทุกๆปี จึงส่งผลให้มีความต้องการในการใช้งานไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพราะพลังงานไฟฟ้า ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป คอมพิวเตอร์ ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นต้องมีตัวเก็บประจุไฟฟ้า เพื่อกักเก็บประจุไฟฟ้าทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถใช้งานได้ยาวนานยิ่งขึ้น ซึ่งตัวเก็บประจุไฟฟ้ามีหน้าที่กักเก็บและคายประจุไฟฟ้า และยังสามารถให้กระแสไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วอีกด้วย ดังนั้นทางคณะผู้จัดทำมีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุไฟฟ้าที่ได้จากเส้นใยนาโนจากแบคทีเรีย เพื่อผลิตตัวเก็บประจุไฟฟ้าจากแหล่งคาร์บอนที่ได้จากธรรมชาติ และเพื่อนำวัสดุที่พบมากในท้องถิ่นมาใช้ให้เกิดประโยชน์และมีคุณภาพมากที่สุด เช่น การนำน้ำลำไยมาหมักเพื่อให้ได้แผ่นวุ้นที่มีเส้นใยจากธรรมชาติ จึงได้นำลำไยที่พบมากในท้องถิ่นและมีราคาถูก ซึ่งถือเป็นแหล่งคาร์บอนที่ได้จากธรรมชาติมาหมักเพื่อให้ได้เส้นใยเซลลูโลสจากแบคทีเรีย โดยใช้เวลาหมัก 10 วัน เมื่อได้แผ่นวุ้นที่มีเส้นใยแล้วให้นำไปทำให้แห้งโดยนำไปอบที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10 ชั่วโมง จากนั้นนำแผ่นวุ้นที่ได้จากการเผาที่อุณหภูมิ 1,000 องศาเซลเซียส เพื่อเป็นการสร้างคาร์บอน และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกักเก็บประจุไฟฟ้าจึงนำมาผ่านกระบวนการ Flame synthesis เป็นกระบวนการสังเคราะห์เส้นใยคาร์บอนให้เป็นนาโนคาร์บอน ซึ่งเป็นการนำเส้นใยคาร์บอนไปจุ่มในสารละลายนิกเกิลคลอไรด์จากนั้นนำเส้นใยคาร์บอนไปเผาที่อุณภูมิ 500 องศาเซลเซียส เมื่อได้ผงนาโนคาร์บอนแล้วจะนำไปขึ้นเป็นตัวเก็บประจุ โดยใช้คาร์บอนเป็นขั้วแคโทด ทองแดงเป็นขั้วแอโนด และใช้สำลีชุบสารละลายอิเล็กทรอไลต์ มาคั่นกลางระหว่างคาร์บอนและทองแดง เพื่อให้ประจุของแผ่นนาโนคาร์บอน และแผ่นทองแดงสามารถแลกเปลี่ยนประจุกันได้ และจะหุ้มตัวเก็บประจุด้วยฉนวนกันไฟฟ้า แล้วนำไปทดสอบประสิทธิภาพในการรับประจุไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้า วิธีการอัดประจุ–คายประจุ

จากการวิเคราะห์ค่าการรับประจุไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่ได้จากแบคทีเรีย พบว่าตัวเก็บประจุจากผงคาร์บอนที่ได้จากแบคทีเรีย+NiCl2 (1000 องศาเซลเซียส) มีค่าการรับประจุจากหม้อแปลงไฟฟ้ามากที่สุดเมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุทั้งหมด โดยเมื่อให้ค่าความต่างศักย์จากหม้อแปลงไฟฟ้า 2v , 5v , 8v , 12v ซึ่งตัวเก็บประจุจากแบคทีเรีย+NiCl2 (1000 องศษเซลเซียส) สามารถรับค่าได้ 2.09v , 5.72v , 9.23 , 12.26v ซึ่งค่าการรับประจุของตัวเก็บประจุจากแบคทีเรีย+NiCl2 (1000 องศาเซลเซียส) มีค่ามากกว่าตัวเก็บประจุขนาด 100 ไมโครฟารัด ที่พบในท้องตลาด จากการศึกษา พบว่า เมื่อนำแผ่นคาร์บอนที่แห้งไปจุ่มนิกเกิลคลอไรด์ และนำไปเผาที่อุณหภูมิสูงจะทำให้มีรูพรุนของเส้นใยมากกว่าแผ่นคาร์บอนทั่วไป เนื่องจากสารละลายนิกเกิลคลอไรด์ทำให้คาร์บอนเกิดการออกซิไดซ์ ให้มีขนาดรูพรุนที่มากขึ้น ส่งผลให้ตัวเก็บประจุจากผงคาร์บอนที่ได้จากแบคทีเรีย+NiCl2 (1000 องศษเซลเซียส) สามารถรับประจุได้มาก