เซลล์เชื้อเพลิง พลังงานทดแทนใหม่ที่ไม่ใช่เป็นเพียงแค่ความฝัน

จากสถานการณ์ราคาน้ำมันโลกผันผวนถีบตัวขึ้นสูงเป็นประวัติการณ์ และไม่มีทีท่าว่าจะลดลงทำให้ประเทศไทยที่เป็นเมืองเกษตรกรรม และไม่สามารถผลิตน้ำมันใช้เอง ได้รับผลกระทบด้านนี้เต็มๆดังนั้น ทางออกที่ดีที่สุดคงหนีไม่พ้น "พลังงานทดแทน" นั่นเอง ถ้าพูดถึง "พลังงานทดแทน" หลายคนคงนึกไปถึง พลังงานไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์หรือแม้แต่พลังงานลม ที่ออกจะไกลตัวเราไปสักหน่อย แต่ที่ดูว่าจะมีอนาคต และมีความเป็นไปได้สูงนั่นคือ พลังงานทดแทนจากเซลล์เชื้อเพลิง เซลล์เชื้อเพลิง หรือ FUEL CELL คือ พลังงานทดแทนรูปแบบใหม่ที่ผลิตอีเลคทรอนจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าโดยการผ่านแกสไฮโดรเจน เข้ามาทางขั้ว แอโนด (ANODE) หรือขั้วลบ และออกซิเจน หรืออากาศ เข้ามาทางขั้ว แคโธด (CATHODE) หรือขั้วบวก และเมื่อเกิดปฏิกิริยาขึ้น ผลที่ได้จากการเคลื่อนตัวของอีเลคทรอนซึ่งก็คือ กระแสไฟฟ้าที่ผลิตผลข้างเคียง คือ น้ำและความร้อน เท่านั้น เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ได้ดังนี้ 1. เซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิต่ำ ใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับเครื่องมือขนาดเล็ก (PORTABLE APPLICATION) เช่น โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ และใช้ในรถยนต์ (VEHICLE APPLICATION) 2. เซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิสูง ใช้เพื่อเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ในโรงไฟฟ้า (STATIONARY APPLICATIONS) แล้วค่อยส่งผ่านมาใช้ตามบ้านเรือน อย่างที่มีอยู่ในปัจจุบัน โดยเชื้อเพลิงหลักที่สามารถใช้ได้กับเซลล์เชื้อเพลิง คือ ไฮโดรเจนซึ่งสามารถสังเคราะห์ขึ้นจากวัตถุดิบหลายๆ ชนิด เช่น แกสธรรมชาติ แกสชีวภาพ วัสดุชีวมวลและถ่านหินเป็นต้น เมื่อเป็นเช่นนั้น พลังงานทดแทนรูปแบบใหม่นี้ ดูจะมีภาษีเหนือกว่าพลังงานทดแทนรูปแบบอื่นอย่างเห็นได้ชัด นั่นเป็นเพราะว่าเป็นพลังงานที่สะอาด อีกทั้งกระบวนการผลิตไม่ซับซ้อนที่สำคัญประเทศไทยมีวัตถุดิบที่ใช้สำหรับการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงอยู่มากดังนั้นถึงแม้ว่าน้ำมันในโลกต้องถึงกัลปาวสาน มันก็จะไม่ใช้ปัญหาใหญ่อีกต่อไป ในที่สุดพลังงานทดแทนรูปแบบใหม่ก็เป็นจริงเสียที ในชื่อ "เซลล์เชื้อเพลิง" ด้วยความคิด และการทุ่มเทแรงกายแรงใจอย่างเต็มที่ ของทีมคณะวิจัยวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีบัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม (JGSEE) ซึ่งนำทีมโดย รศ. ดร. อภิชัย เทอดเทียนวงษ์ ที่สามารถผลิตเซลล์เชื้อเพลิงเดี่ยวที่เป็นหัวใจของเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง หลังจากทำการศึกษามากว่า 5 ปี ได้ทำการวิจัยด้านการผลิตไฮโดรเจนแบบโมบายยูนิท หรือ การผลิตไฮโดรเจนแล้วใช้ได้เลยโดยไม่ต้องเก็บไว้สำรอง   ฟอร์มูลา : เซลล์เชื้อเพลิงคืออะไร ? อภิชัย : เซลล์เชื้อเพลิง คือ อุปกรณ์ผลิตกระแสไฟฟ้าซึ่งกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้สามารถนำมาใช้ได้จริงในชีวิตประจำวัน อาทิ เครื่องใช้ไฟฟ้าภายใน อาคารบ้านเรือน อุปกรณ์อีเลคทรอนิค รวมไปถึงอุปกรณ์ขับเคลื่อนรถยนต์ด้วย   ฟอร์มูลา : เซลล์เชื้อเพลิงมีประโยชน์อย่างไร ? อภิชัย : เซลล์เชื้อเพลิงเป็นเทคโนโลยีรูปแบบใหม่ที่สะอาดมีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบผลิตกระแสไฟฟ้าปกติที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้ เพราะของเสียที่มาจากกระบวนการผลิตนี้ มีเพียงแค่ น้ำกับความร้อนเท่านั้นเองซึ่งถือว่าไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอีกทั้งความร้อนกับน้ำยังสามารถนำไปใช้ภาคการผลิตรูปแบบอื่นได้อีกด้วย   ฟอร์มูลา : แรงจูงใจอะไร ที่ทำให้คิดค้นเครื่องผลิตเซลล์เชื้อเพลิงขึ้นมา ? อภิชัย : เริ่มจากสมัยที่ได้รับรับทุนไปศึกษาต่อปริญญาเอกที่ประเทศสหรัฐอเมริกาได้ทำวิจัยเกี่ยวกับเซลล์เชื้อเพลิง และหลังจากสำเร็จการศึกษาปริญญาเอกก็ได้รับการติดต่อจากบริษัท ENERGY RESEARCH CORPORATION ให้ไปทำวิจัยเรื่องเซลล์เชื้อเพลิงต่อ ซึ่งเป็นบริษัทที่ผลิตเซลล์เชื้อเพลิงแบบคาร์บอเนทหลอมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งใช้เป็นโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าใช้ในแคลิฟอร์เนียพอกลับมาเมืองไทยก็มีอาจารย์ผู้ใหญ่หลายท่านมองว่าเซลล์เชื้อเพลิงนั้นน่าจะดูมีอนาคต และมีความเป็นไปได้สูง ที่จะนำมาทดแทนพลังงานน้ำมัน ดังนั้นจึงจัดสัมมนาขึ้นซึ่งได้รับความสนใจจากสถาบันชั้นนำหลายแห่ง อาทิ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มหาวิทยาเชียงใหม่มหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยมหานคร รวมทั้งศูนย์โลหะและวัสดุแห่งชาติจึงเป็นที่มาของเครื่องต้นแบบนี้   ฟอร์มูลา : จุดประสงค์ที่ทำเครื่องต้นแบบเซลล์เชื้อเพลิงเพื่ออะไร ? อภิชัย : ขณะนี้ราคาน้ำมันสูงมากขึ้นเรื่อยๆ และไม่มีทีท่าว่าจะลดลงดังนั้นจะมีพลังงานทดแทนใดบ้างที่มีประสิทธิภาพสูง สะอาด ใช้งานได้จริง และสามารถลดภาระการใช้น้ำมันลง และเซลล์เชื้อเพลิงนั้นสามารถตอบโจทย์ทุกข้อได้จึงเริ่มคิดค้นและทำการวิจัยขึ้น   ฟอร์มูลา : เครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์เชื้อเพลิง มีขั้นตอนการทำงานอย่างไร ? อภิชัย : การทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงก็ไม่ยุ่งยากซับซ้อนอะไรมากนัก โดยเริ่มจากป้อนแกสไฮโดรเจนเข้าทางขั้วลบ และป้อนออกซิเจนเข้าทางขั้วบวก หลังจากนั้นเราจะได้ 3 สิ่งที่ได้จากเซลล์เชื้อเพลิง คือ 1. อีเลคทรอน ซึ่งก็คือกระแสไฟฟ้ากระแสตรง และถ้านำไปใช้ตามบ้านต้องแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับก่อน 2. น้ำ 3. ความร้อนโดยที่เซลล์เชื้อเพลิงแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ 1. เซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิต่ำ ซึ่งจะมีความร้อนน้อย เพราะมันจะทำงานที่อุณหภูมิไม่เกิน 100 องศาเซลเซียส 2. เซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิสูง อย่างเช่นเกลือคาร์บอเนทหลอม จะมีการทำงานอยู่ที่ 650 องศาเซลเซียสซึ่งความร้อนที่ได้สามารถนำมาผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกทอดหนึ่งด้วย   ฟอร์มูลา : ที่บอกว่าสามารถนำมาใช้กับรถยนต์ ทำได้โดยวิธีใด ? อภิชัย : ทำได้โดยนำกระแสไฟฟ้าที่ได้ไปขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าภายในรถยนต์ คล้ายๆกับรถยนต์ไฮบริด แต่รถยนต์ไฮบริด ยังต้องใช้การสันดาปภายในเครื่องยนต์เพื่อสร้างแรงขับเคลื่อนและผลิตกระแสไฟฟ้าเก็บไว้ที่แบทเตอรี แต่สำหรับรถยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงใช้ไฟฟ้าอย่างเดียวเป็นตัวขับเคลื่อน ส่วนไฟฟ้าที่เหลือยังเก็บสำรองไว้ได้ในแบทเตอรีอีกด้วย   ฟอร์มูลา : ขณะนี้เมืองนอกเริ่มใช้กับรถยนต์กันแล้ว เมืองไทยมีโอกาสหรือไม่ อย่างไร ? อภิชัย : ต้องพิจารณาจากหลายๆ อย่างรวมกัน เช่น กำลังการผลิตของคนไทยยังผลิตได้เพียงแค่เซลล์ขนาดเล็ก เรายังไม่สามารถทำเซลล์ขนาดใหญ่ได้เนื่องจากเทคโนโลยีนี้มีราคาแพง ต้องอาศัยเงินทุนจำนวนมาก และต้องการการสนับสนุนจากภาครัฐและภาคเอกชนรวมกัน ซึ่งขณะนี้เราผลิตได้เพียงไม่เกิน 100 วัตต์ และใช้งบประมาณไปแล้วกว่า 10 ล้านบาท ถ้าจะให้ฝันเป็นจริงภาครัฐและเอกชนต้องเข้ามาช่วยเหลือ   ฟอร์มูลา : เซลล์เชื้อเพลิงมีความปลอดภัยมากน้อยเพียงใด ? อภิชัย : ถ้าว่ากันตามจริงแล้ว อันตรายจากแกสที่จะเกิดขึ้น มันก็ต้องมาจากไฮโดรเจนแต่ธรรมชาติของแกสไฮโดรเจน เป็นแกสที่เบามาก ซึ่งเบากว่าอากาศเสียอีก ดังนั้นเมื่อเกิดการรั่วไหลก็จะลอยขึ้นไปในอากาศอย่างรวดเร็ว แต่ห้องที่เก็บจะต้องไม่เป็นห้องที่ปิด ถ้านำมาใช้จริงๆ แล้วสามารถเก็บไฮโดรเจนได้หลายรูปแบบ เช่น ของเหลว ของแข็ง จึงไม่ทำให้เกิดอันตรายแต่ในประเทศญี่ปุ่นเขาไม่เก็บไฮโดรเจนไว้ ถ้าจะนำมาใช้ ก็จะใช้เครื่องผลิตไฮโดรเจนที่มีแอลกอฮอล์หรือแกสธรรมชาติมาสร้างแกสไฮโดรเจนอีกทีหนึ่ง ซึ่งจุดนี้น่าจะลดอันตรายลงไปได้มาก