Nanotechnology

นาโนเทคโนโลยีสามารถช่วยทำให้เกิดการปฏิวัติการเปลี่ยนเเปลงในอุตสาหกรรมพลังงานโดยมีส่วนช่วยในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ตัวอย่างเช่น ตัวเก็บพลังงานเเสงอาทิตย์(solar power cells) ที่ผลิตจากพลาสติกที่เป็นมิตรกับสิ่งเเวดล้อมมากขึ้น
นาโนเทคโนโลยีคือเทคโนโลยีที่ใช้การจัดการในระดับอะตอมเเละโมเลกุลของสารในระดับนาโนเมตร(10-9 ) เนื่องจากวัสดุในระดับนาโนสเกลมีพื้นที่ผิวจำนวนมากสำหรับการเกิดปฏิกิริยา ดังนั้นจึงสามารถทำหน้าที่เป็น super-catalysts ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเเละความร้อน นอกจากนั้นยังช่วยในการพัฒนาความเเข็งเเรงของวัสดุเป็นอย่างมาก จนทำให้บริษัทต่างๆมีการผลิตวัสดุโดยอาศัยนาโนเทคโนโลยีในทางการค้ามากขึ้นเเละหนึ่งในนั้นคือการสร้างเเบตเตอรี่อัจฉริยะขึ้น (intelligent batteries) ที่จะถูกวางขายในตลาดในอีก 12 – 18 เดือนข้างหน้า โดยเเบตเตอรี่ที่กล่าวถึงนี้มีการผสมผสานระหว่างการใช้สารเคมีเเละเทคโนโลยีทางเคมีสมัยใหม่ในการ ออกเเบบเเละยังได้มีการปรังปรุงโดยอาศัยนาโนเทคโนโลยีเข้าช่วยอีกด้วย
ตัวเเบตเตอรี่นี้จะประกอบด้วยโลหะที่ทำหน้าที่เป็นอิเล็ก- โทดจุ่มในสารละลายที่ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ เมื่อเเบตเตอรี่เกิดการทำงาน ปฏิกิริยาจะเกิดในสารละลายอิเล็กโทรไลต์: อิเล็กตรอนจะเกิดการส่งผ่านระหว่างอิเล็กโทดในเวลาเดียวกันก็จะเกิดปฏิกิริยาที่สารละลายอิเล็กโทรไลต์ด้วย ทำให้เกิดเป็นพลังงานขึ้น นักวิทยาศาสตร์จึงตั้งสมมติฐานว่า “ถ้าสามารถเเยกส่วนที่เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์กับโลหะออกจากกันในเเบตเตอรี่ จะทำให้เเบตเตอรี่นั้นสามารถใช้งานได้นานขึ้น” เนื่องจากเเบตเตอรี่โดยทั่วไปได้รับผลกระทบจากการไม่สามารถรวมเป็นเนื้อเดียวกันทำให้มีปัญหาในการประยุกต์ใช้ในกระบวนการผลิตสารกึ่งตัวนำซึ่งหมายความว่าทำให้ไม่สามารถผลิตออกมาเป็นเเผ่นได้ จากปัญหานี้เองทำการพัฒนาเเบตเตอรีเเบบนี้ไม่สามารถพัฒนาได้อย่างต่อเนื่อง จึงมีผู้เล็งเห็นปัญหาที่เกิดขึ้นเเละได้พัฒนาเเบตเตอรี่ชนิดใหม่ที่ประกอบไปด้วยล้านเซลล์ของอิเล็กโทดที่เป็นท่อนาโนซิลิคอล(silicon nanotube electrodes ) ที่เกิดการจัดเรียงขึ้นเป็นเเถวคล้ายเตียงตะปู ด้านบนของท่อขนาดนาโนนี้มีหยดน้ำเล็กๆของอิเล็กโทรไลต์ที่จะไม่เกิด ปฏิกิริยาขึ้นกับอิเล็กโทด เปรียบเหมือนโยคีชาวอินเดียที่นอนบนเตียงตะปูเเต่เมื่อเกิดการเปลี่ยนเเปลงความต่างศักย์จะทำให้เกิดการดึงสารละลายอิเล็กโทรไลต์ลงสู่ที่ว่างระหว่างท่อ ทำให้เกิดปฏิกิริยาขึ้นยังผลให้มีการไหลของกระเเสไฟฟ้า ด้วยเหตุผลนี้ทำให้เราสามารถเก็บเเบตเตอรี่ชนิดใหม่นี้ได้ยาวนานขึ้นโดยทำให้เกิดปฏิกิริยาเฉพาะเมื่อเราต้องการใช้งาน นอกจากนี้กระบวนการนี้ยังสามารกนำไปประยุกต์ใช้กับสารกึ่งตัวนำได้ ทำให้ง่ายต่อการจัดการ, มีพลังงานเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว,มีราคาไม่เเพงเมื่อผลิตเป็นจำนวนมากเเละมีพลังงานสูง ช่วยให้มีความหนาเเน่นของพลังงานมากอีกด้วย
นาโนเเบตเตอรี่นี้ยังประกอบด้วยสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่สามารถทำให้มีคุณสมบัติเป็นกลางได้ ซึ่งเเตกต่างจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์โดยทั่วไปที่จะมีความเป็นพิษเมื่อพยายามจะกำจัด ทำให้เเบตเตอรี่ชนิดใหม่นี้มีความเป็นมิตรกับธรรมชาติมากขึ้น
นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นเเล้ว การประยุกต์ใช้อนุภาคที่มีขนาดนาโนเมตรยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้เป็นตัวเสริมพลังงาน(fuel additives)เเละตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อนำพลังงานมาใช้ใหม่ เช่นในอเมริกาบริษัทเเห่งหนึ่งในเทกซัสได้ประยุกต์ใช้ nano-aluminum เข้าช่วยในการเเยกไฮโดรเจนออกจากน้ำซึ่งจะให้ค่าพลังงานที่สูงกว่าการผลิตเเบบเดิมเนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้เร็วเเละมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ในประเทศญี่ปู่นก็เช่นกัน มีการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพลาสติกที่สามารถดูดกลืนเเสงอาทิตย์จากภายนอกเเละสามารถเปลี่ยนเป็น พลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งเทคโนโลยีใหม่นี้จะช่วยในการลดความหนาของเเผ่นโซล่าร์เซลล์เเละช่วยให้มีความยืดหยุ่นดีขึ้น โดยจะนำไปเป็นส่วนผสมกับฉนวนกันความร้อนเเละหลังคา ซึ่งโซล่าร์เซลล์ใหม่นี้จะผลิตขึ้นโดยใช้อนุภาคของนาโนสเกลไททาเนียมไดออกไซด์ที่เคลือบบนเซลล์ไฟฟ้าเคมี เมื่อถูกเเสงอาทิตย์เเล้วจะให้กำเนิดกระเเสไฟฟ้าขึ้น
จากที่กล่าวมาทั้งหมดเเสดงให้เห็นถึงประยุกต์ใช้เเละข้อดีของนาโนเทคโนโลยีในการพัฒนาพลังงานทดเเทน ซึ่งเทคโนโลยีที่กล่าวถึงนี้สามารถนำมาใช้ได้ในชีวิตประจำวันได้จริงในอีกไม่นานนี้

เเหล่งข้อมูล
http://www.fuelcellsworks.com/Supppage685.html
- ข้อมูลเพิ่มเติมด้านพลังงานโดยเเนะนำเเละอธิบายหลักการของเซลล์เเสงอาทิตย์เเละเเหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้าโดยอาศัยความรู้ทางวิทยาศาสตร์เบื้องต้น
http://auto.howstuffworks.com/fuel-cell1.html
http://europa.eu.int/.../energy/ nn/nn_rt_pv1_en.html
- ข้อมูลเพิ่มเติมด้านนาโนเทคโนโลยี
http://www.zyvex.com/nano/
www.nanosolar.com/ nanoarchitecture.htm