การสังเคราะห์ขั้วไฟฟ้ากราฟีนออกไซด์ยึดติดด้วยอนุภาคนาโนเหล็กที่มี L-cysteine เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างกระแสไฟฟ้าของเซลล์เชื้อเพลิงแบคทีเรีย
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
นราวิชญ์ ลิขิตรุจานนท์, เวอร์จิเนีย มนัสปิยะ, ปรภาว์ กลางสาทร
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ศรัณย์ นวลจีน, ประสงค์พร เรืองพีระศิริ
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
เซลล์เชื้อเพลิงแบคทีเรีย เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานทดแทนที่อาศัยหลักการแปลงพลังงานเคมีของสารมลพิษอินทรีย์ เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง โดยอาศัยกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์และการหายใจระดับเซลล์จากแบคทีเรียในแหล่งน้ำเสียครัวเรือน เนื่องจากน้ำเสียจากครัวเรือนถือเป็นแหล่งน้ำเสียที่มีแบคทีเรีย ชนิด E. coli เจือปนอยู่มาก E. coli เป็นแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำ เพื่อนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในกระบวนสร้างพลังงานของเซลล์ไฟฟ้าแบคทีเรียได้ อย่างไรก็ตามเซลล์ไฟฟ้าแบคทีเรียทั่วไปยังคงมีข้อด้อยในการสร้างกระแสไฟฟ้า ซึ่งได้กระแสไฟฟ้าในปริมาณต่ำ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อที่จะพัฒนาประสิทธิภาพในการสร้างกระแสไฟฟ้าและคุณสมบัติในการบำบัดน้ำเสีย ซึ่งทำได้โดยการสังเคราะห์ขั้วไฟฟ้าที่ประกอบด้วย กราฟีนออกไซด์ ซึ่งมีคุณสมบัติที่ดีในการเป็นขั้วไฟฟ้าของเซลล์ไฟฟ้าแบคทีเรีย เนื่องจากมีการนำไฟฟ้าที่ดี เมื่อเทียบกับวัสดุคาร์บอนทั่วไป และโครงสร้างของกราฟีนออกไซด์ยังสามารถดักจับแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ กราฟีนออกไซด์สามารถสังเคราะห์ได้จากขยะอินทรีย์ที่มีปริมาณคาร์บอนสูง อีกทั้งยังสามารถดัดแปลงเพื่อเพิ่มความสามารถในการดักจับแบคทีเรีย ส่งผลให้เพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้ามากขึ้น ในงานวิจัยนี้มีการเตรียมขั้วไฟฟ้าเพื่อใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงแบคทีเรีย โดยการสังเคราะห์อนุภาคนาโนเหล็กที่มี L-cysteine เป็นองค์ประกอบลงบนกราฟีนออกไซด์ เนื่องจาก L-cysteine เป็นกรดอะมิโนที่สามารถผ่านเข้าไปในผนังเซลล์ของแบคทีเรียได้ อีกทั้งประจุบวกของอนุภาคนาโนเหล็กสามารถจับกับแบคทีเรียที่มีพื้นผิวเป็นประจุลบได้เป็นอย่างดี ดังนั้นเมื่อขั้วไฟฟ้าสามารถยึดติดกับแบคทีเรียได้ดีมากขึ้น จะทำให้เกิดการผลิตกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าอนุภาคนาโนเหล็กที่มี L-cysteine เป็นองค์ประกอบมีคุณสมบัติในการดักจับโลหะหนักในน้ำเสียได้ ซึ่งทำให้ขั้วไฟฟ้าแบบใหม่ที่สังเคราะห์นี้ถือเป็นหนึ่งในนวัตกรรมแบบใหม่ที่ช่วยผลิตกระแสไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม