การพัฒนากระบวนการเปลี่ยนแปลงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกโดยตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าจากถ่านกัมมันต์ที่ได้จากการฉายรังสีผักตบชวา
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ปิยะพัชร ต้นแก้ว, ณิชารีย์ ดีจักรวาล, ณิชวดี กาญจนโฆษิต
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สุรนันท์ อนันตชัยศิลป์, ธีรพัชร์ ชุติมาสกุล
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ปัจจุบัน อุตสาหกรรมมีการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศในปริมาณมาก ก่อให้เกิดปัญหาภาวะโลกร้อน โครงงานนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า เปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกโดยตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้านี้ทำมาจากถ่านกัมมันต์จากผักตบชวา จึงเป็นการลดปัญหามลภาวะทางน้ำได้อีกทางหนึ่ง โครงงานนี้ศึกษาโดยนำใบผักตบชวามาฉายรังสีแกมมา เนื่องจากรังสีแกมมานั้นมีอำนาจในการทะลุทะลวงสูงจึงสามารถตัดพันธะในโครงสร้างเซลลูโลสของใบผักตบชวาได้ ส่งผลให้มีรูพรุนและพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น จากนั้นนำตัวอย่างเข้าสู่กระบวนการกระตุ้นด้วยวิธีเชิงเคมี (Chemical Activation) ด้วย KOH และนำไปเผาโดยกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน (Carbonization) ซึ่งจะได้ถ่านกัมมันต์ (Activated carbon: AC) หลังจากนั้นนำถ่านกัมมันต์ไปผ่านกระบวนการฝังตัวแบบแห้ง (Incipient wetness impregnation: IWI) โดยใช้สารละลาย NiNO3 และสารละลาย NH2NH2 เป็น reducing agent โดยตัวอย่างที่ได้มาจะถูกนำไปวิเคราะห์คุณสมบัติและองค์ประกอบด้วยเทคนิค SEM-EDX, XRD, BET , FTIR และ N2 Adsorption-Desorption จากนั้นนำไปทำเป็นขั้วไฟฟ้าบนโฟมนิกเกิล (Nickel foam) เพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าด้วยเทคนิค CV (Cyclic Voltammetry)
ในการศึกษานี้คาดหวังว่าสารที่ผ่านการฉายรังสีจะสามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่ดีกว่า และนำมาทำเครื่องต้นแบบเพื่อลดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้ จากการศึกษาก่อนหน้า (Yamamoto, et al., 2000) พบว่าถ่านกัมมันต์ที่ชุบด้วยนิกเกิลเกิดปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์รีดักชันมากที่สุด และได้แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นผลิตภัณฑ์หลัก จึงคาดว่าแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์จะเป็นผลิตภัณฑ์หลักที่เกิดขึ้นในโครงงานนี้ แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์สามารถทำปฏิกิริยากับแก๊สไฮโดรเจนได้ทันที แปลงต่อเป็นแก๊สมีเทนและเอทานอล (Renu, 2020) ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกต่อไปได้