สจล.ประสบความสำเร็จคอนกรีตบล็อกทนความร้อนผลิตไฟฟ้า

สจล. ประสบความสำเร็จในการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมสิ่งประดิษฐ์ “คอนกรีตบล็อกเทอร์โมอิเล็กทริกผลิตไฟฟ้าจากความร้อนโดยการใช้วัสดุตั้งต้นจากเปลือกไข่ไก่” ได้เป็นที่แรกในประเทศไทยและของโลก

ผศ.ดร.เชรษฐา รัตนพันธ์ อาจารย์ประจำห้องวิจัยเทอร์โมอิเล็กทริก สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) เปิดเผยว่า ขณะนี้สถาบันฯได้ดำเนินโครงการวิจัย “คอนกรีตบล็อกเทอร์โมอิเล็กทริกผลิตไฟฟ้าจากความร้อนโดยการใช้วัสดุตั้งต้นจากเปลือกไข่ไก่ สามารถทนความร้อนสูงมากว่า 1,000 องศาเซลเซียส และสามารถผลิตไฟฟ้าได้ในตัวจากความต่างความร้อนในช่วง 400 - 900 องศาเซลเซียส ได้เป็นที่แรกในประเทศไทย และยังไม่พบสิ่งประดิษฐ์นี้ในระดับโลก ขณะนี้ได้ทำการยื่นจดสิทธิบัตรขอรับการคุ่มครองสิทธิในสิ่งประดิษฐ์ และได้รับเลขที่คำขอเป็นที่เรียบร้อยแล้ว

สำหรับผลงานการประดิษฐ์นวัตกรรมชิ้นนี้ เป็นการออกแบบใหม่ทั้งหมดโดยแบ่งการพัฒนาออกเป็น 2 ส่วน คือ 1. คอนกรีตบล็อกทนความร้อนสูง โดยทีมวิจัยสามารถทำให้ทนความร้อนได้สูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส และ 2. อุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าสำหรับฝังในคอนกรีตบล็อก โดยทีมวิจัยได้พัฒนา “วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก” จากการสกัดแคลเซียมออกไซด์จากเปลือกไข่ไก่ ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญสำหรับการผลิตอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าภายในตัวบล็อกที่เรียกว่า “โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก” สามารถทนความร้อนได้สูงถึง 900 องศาเซลเซียส เมื่อตัวบล็อกทนความร้อนได้รับความแตกต่างของอุณหภูมิความร้อนระหว่างสองด้าน กล่าวคือด้านหนึ่งของตัวบล็อกมีอุณหภูมิสูงกว่าอีกด้านหนึ่ง

ทั้งนี้ ความแตกต่างความร้อนจะถูกส่งผ่านไปยังโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก ที่ฝังไว้ในบล็อกที่ประดิษฐ์ขึ้นจากวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก 10 ตัว ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ซึ่งจากการทดสอบโดยนำคอนกรีตบล็อกเทอร์โมอิเล็กทริกผลิตไฟฟ้า 2 ก้อน มาต่อวงจรแบบอนุกรมสามารถทำให้หลอด LED ขนาด 105 mW สว่างได้ เมื่อด้านอุณหภูมิสูงของตัวบล็อกถูกให้ความร้อนที่ 600 องศาเซลเซียส หากนำมาประยุกต์ใช้กับโรงหลอมโลหะ โดยใช้คอนกรีตบล็อกเทอร์โมอิเล็กทริก 6,000 ก้อน จะได้กำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 1.2 kW - 6 kW ดังนั้น การออกแบบขนาดบล็อกและเพิ่มจำนวนโมดูลให้เหมาะสมกับการใช้งาน จึงสามารถนำไปประยุกต์เป็นเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแหล่งความร้อนต่างๆ ได้ตามต้องการ

“เนื่องจากเป็นงานวิจัยนวัตกรรมใหม่ในประเทศไทย ขณะนี้จึงยังไม่สามารถเทียบต้นทุนและความคุ้มค่าได้อย่างชัดเจน แต่หากเทียบกับราคาคอนกรีตบล็อกทนไฟธรรมดา ราคาอยู่ที่ก้อนละ 100-700 บาท ขึ้นอยู่กับความทนไฟ แต่เมื่อพัฒนาคอนกรีตบล็อกทนไฟทั่วไปให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในตัว แม้จะทำให้ต้นทุนต่อก้อนสูงกว่าประมาณ 2-4 เท่า แต่หากมองในภาพรวมถือว่าคุ้มค่าเป็นอย่างมาก เพราะตัวคอนกรีตที่ทนความร้อนที่ฝังอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า ในย่านความร้อนช่วง 300 - 900 องศาเซลเซียส และใช้วัสดุขั้วไฟฟ้าและสายนำกระแสไฟฟ้าที่สามารถทนความร้อนสูงเกิน 1,000 องศาเซลเซียส สามารถนำไปก่อเป็นกำแพงทนไฟแล้วผลิตไฟฟ้าในอุตสาหกรรมความร้อนได้ เช่น ก่อเป็นผนังกำแพงทนไฟสำหรับเป็นเตาหลอมโลหะ กำแพงทนไฟสำหรับเป็นเตาชีวมวล หรือเตาเผาขยะขนาดใหญ่ และหากในอนาคตหากมีการพัฒนาต่อยอดเชิงพาณิชย์เชื่อว่าต้นทุนจะต่ำลงอีกมาก”

ทั้งนี้ งานวิจัย “คอนกรีตบล็อกเทอร์โมอิเล็กทริกผลิตไฟฟ้าจากความร้อนโดยการใช้วัสดุตั้งต้นจากเปลือกไข่ไก่” ได้รับรางวัลรองชนะเลิศอันดับ 1 การประกวดโครงงานวิจัยระดับอุดมศึกษากลุ่มฟิสิกส์ เมื่อวันที่ 30 พ.ค. 2560 และกำลังลงนามสัญญาโครงการพัฒนานักวิจัยและงานวิจัยเพื่ออุตสาหกรรม (พวอ.) ระดับปริญญาเอก ของสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ขณะเดียวกันยังอยู่ระหว่างการพัฒนาวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกในช่วงความร้อนแสงแดดเพื่อประยุกต์ไปเป็นผนังคอนกรีตและหลังคาผลิตไฟฟ้าในสมาร์ทโฮม หรือแม้กระทั่งถนนผลิตไฟฟ้า เป็นต้น พร้อมกับปรับปรุงวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก ให้มีความสามารถในการผันไฟฟ้าให้ได้สูงขึ้นด้วย ผศ.ดร.เชรษฐา กล่าว