ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

จับพระอาทิตย์ใส่ขวด! "แบตเตอรี่เหลวชีวภาพ" ไม่ง้อแผงโซลาร์เซลล์ เก็บพลังงานนานข้ามปี

01 มิ.ย. 695 นาที01 มิ.ย. 69

นักวิทย์พัฒนา “แบตเตอรี่เหลว” เลียนแบบโครงสร้าง DNA สามารถดักจับและกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้โดยไม่ต้องแปลงเป็นไฟฟ้า ชูจุดเด่นปล่อยความร้อนได้ทันที

ขนาดตัวอักษร

นักวิทย์พัฒนา “แบตเตอรี่เหลว” เลียนแบบโครงสร้าง DNA สามารถดักจับและกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้โดยไม่ต้องแปลงเป็นไฟฟ้า ชูจุดเด่นปล่อยความร้อนได้ทันที

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการ "จับพระอาทิตย์ใส่ขวด" ด้วยเทคโนโลยีแบตเตอรี่เหลวชีวภาพที่เลียนแบบโครงสร้างโมเลกุลระดับ DNA สามารถดักจับรังสีจากแสงแดดมาเก็บไว้ในของเหลวได้โดยตรง โดยไม่ต้องพึ่งพาแผงโซลาร์เซลล์แบบเดิม ๆ โดยมีจุดเด่นคือความจุพลังงานที่สูงขึ้นและเก็บได้ยาวนานข้ามปี พร้อมปลดปล่อยเป็นพลังงานความร้อนได้ทันทีแม้ในคืนที่ไร้แสงแดด ช่วยให้ทุกครัวเรือนเข้าถึงพลังงานสะอาดได้อย่างยั่งยืน

นวัตกรรมเลียนแบบโมเลกุล DNA

โดยทั่วไปแล้ว การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่เราคุ้นเคยจะต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่เพื่อเปลี่ยนแสงแดดให้เป็นไฟฟ้า แล้วส่งไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน ซึ่งมักจะมีปัญหาเรื่องการสูญเสียพลังงานระหว่างทางและไม่สามารถเก็บไว้ได้นาน

ทีมนักวิจัยฉีกตำราเดิมด้วยการหันไปพึ่งพาธรรมชาติ ด้วยการออกแบบระบบกักเก็บพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ด้วยโมเลกุล หรือที่เรียกว่าระบบ MOST (Molecular Solar Thermal) โดยการสังเคราะห์สารเคมีอินทรีย์กลุ่ม Pyrimidone ที่มีโครงสร้างเลียนแบบส่วนประกอบธรรมชาติในดีเอ็นเอ (DNA) ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งโครงสร้างนี้สามารถบิดตัวเปลี่ยนรูปได้อย่างสมบูรณ์เมื่อถูกแสง UV เมื่อโมเลกุลเหลวนี้สัมผัสกับแสงแดด ก็จะดูดซับพลังงานและเปลี่ยนโครงสร้างให้กลายเป็นรูปทรงใหม่ที่กักเก็บพลังงานสูง (Dewar isomer) คล้ายกับการกดสปริงให้หดตัวลงในขวดแก้ว ซึ่งพลังงานจะถูกขังโดยไม่มีการรั่วไหล

การกักเก็บพลังงานไว้ในขวดแก้ว

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา (University of California, Santa Barbara) ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาระบบแบตเตอรี่โมเลกุล นำโดยรองศาสตราจารย์ Grace Han หัวหน้าห้องปฏิบัติการวิจัย ร่วมกับ Han Nguyen นักศึกษาปริญญาเอก ได้พัฒนาสารประกอบเหลวชนิดใหม่ โดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์วิเคราะห์จนพบว่า ตัวโมเลกุลมีความหนาแน่นของพลังงานสูงถึง 1.6 เมกะจูลต่อกิโลกรัม ซึ่งให้พลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนเกือบเท่าตัว

และที่น่าทึ่งคือ ความสามารถในการเก็บพลังงานในขวดแก้วที่ปิดสนิทได้ยาวนานเป็นเดือนจนถึงเป็นปี ๆ (คำนวณอายุการเก็บได้นานสูงสุดถึง 1,240 วัน) โดยคงประสิทธิภาพไว้เท่าเดิม ไม่เสื่อมสลายไปตามกาลเวลาเหมือนแบตเตอรี่ทั่วไป

การกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในรูปพันธะเคมีผ่านการเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุล

ปลดปล่อยความร้อนตามสั่ง

ความมหัศจรรย์ของแบตเตอรี่เหลวชีวภาพนี้ไม่ได้หยุดอยู่แค่การเก็บ แต่รวมถึงกระบวนการ "คายพลังงาน" ออกมาใช้งาน เมื่อเราต้องการดึงพลังงานความร้อนที่ซ่อนอยู่ออกมา เพียงแค่ปล่อยของเหลวนี้ให้สัมผัสกับตัวกระตุ้นหรือสารเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) เพียงเล็กน้อย โมเลกุลที่ถูกบิดเกลียวไว้ก็จะคลายตัวกลับคืนสู่สภาพเดิมทันที พร้อมกับปลดปล่อยความร้อนที่อุณหภูมิสูงออกมาในพริบตา โดยในการทดลองจริง ทีมวิจัยสามารถทำให้ของเหลวร้อนขึ้นจนเดือดกลายเป็นน้ำเดือด (100 องศาเซลเซียส) ได้ภายในเวลาเพียง 1 วินาทีเท่านั้น

สิ่งที่น่าสนใจคือ หลังจากของเหลวนี้คายความร้อนออกไปแล้ว มันไม่ได้เสื่อมสภาพทิ้งเป็นขยะพิษ แต่จะกลับไปอยู่ในสถานะเริ่มต้นที่พร้อมจะนำไปตากแดดเพื่อ "ชาร์จพลังงานซ้ำ" ได้ใหม่อีกนับครั้งไม่ถ้วน เกิดเป็นวัฏจักรพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดและสมบูรณ์แบบ

ประโยชน์และการหมุนเวียนพลังงาน

เทคโนโลยีนี้กำลังจะเข้ามาแก้ปัญหาความไม่เสถียรของระบบพลังงานสะอาดหมุนเวียน ในอดีตหากวันไหนฝนตกหนักหรือเป็นคืนที่หนาวเหน็บ จะไม่สามารถกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้เลย แต่แบตเตอรี่เหลวนี้จะเข้ามาทำหน้าที่เป็น "ธนาคารพลังงาน" เก็บแดดตอนกลางวันเอาไว้ใช้ในตอนกลางคืนได้

เทคโนโลยีนี้จะช่วยลดค่าไฟฟ้าในครัวเรือนได้อย่างมหาศาล เพราะระบบทำความร้อนและระบบน้ำอุ่นในบ้านเป็นส่วนที่กินไฟสูงที่สุด ยิ่งไปกว่านั้น แบตเตอรี่เหลวนี้ยังผลิตจากสารอินทรีย์เคมีที่ไม่ต้องพึ่งพาแร่ธาตุหายากราคาแพงอย่างลิเทียมหรือโคบอลต์ ทำให้ในอนาคตเมื่อผลิตในปริมาณมาก ต้นทุนจะมีราคาถูกลงจนทุกคนสามารถเข้าถึงได้อย่างง่ายดาย

การค้นพบแบตเตอรี่เหลวชีวภาพที่สามารถ "เก็บแดดเก็บไว้ในขวด" ได้สำเร็จ ช่วยให้เราสามารถพึ่งพาพลังงานสะอาดได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยไม่ต้องกังวลกับสภาพอากาศที่ผันผวน โดยทีมผู้พัฒนาเตรียมต่อยอดระบบนี้ให้มีขนาดที่เหมาะสมกับการใช้งานในระดับอาคารบ้านเรือน ตลอดจนโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อขับเคลื่อนที่เข้าสู่ยุคพลังงานสีเขียวที่ยั่งยืน และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างเป็นรูปธรรม

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: ucsb, thebrighterside, scitechdaily
ที่มาภาพ: NASA, Science

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

พลังงานแสงอาทิตย์
เขียนโดย

นักเขียนอิสระ สนใจเทคโนโลยี เชื่อว่าคอนเทนต์และ Storytelling ที่ดี สามารถเชื่อมโยงผู้คนกับข้อมูลได้

บทความที่เกี่ยวข้อง

นักศึกษาไทยเจ๋ง! บุกเวทีวิจัยโลก ร่วมพัฒนาเทคโนโลยีตรวจจับนิวทริโน เชื่อมโยงความสำเร็จ Nobel Prize in Physics 2026Thai Genius

นักศึกษาไทยเจ๋ง! บุกเวทีวิจัยโลก ร่วมพัฒนาเทคโนโลยีตรวจจับนิวทริโน เชื่อมโยงความสำเร็จ Nobel Prize in Physics 2026

งานวิศวกรรมไม่ได้หยุดอยู่แค่ในห้องเรียน แต่สามารถต่อยอดไปสู่ภารกิจสำรวจจักรวาลระดับโลกได้!

13 ต.ค. 69|13 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
“ราดำ” ภัยเงียบที่มากับบ้านหลังน้ำท่วมวิทยาศาสตร์

“ราดำ” ภัยเงียบที่มากับบ้านหลังน้ำท่วม

สถานการณ์น้ำท่วมกรุงเทพมหานครในปลายเดือนกันยายน 2026 ถือเป็นหนึ่งในเหตุการณ์น้ำท่วมที่รุนแรงที่สุดในรอบหลายปี กรุงเทพมหานครประกาศเป็นพื้นที่ภัยพิบัติทั้ง 50 เขต หลังฝนตกหนักต่อเนื่องนาน 48 ชั่วโมง

13 ต.ค. 69|15 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
ราวม่านโซลาร์เซลล์! เปิด-ปิดเองตามแสงแดด คุมผ่านมือถือ-เสียง ไม่ต้องเดินสายไฟเทคโนโลยี

ราวม่านโซลาร์เซลล์! เปิด-ปิดเองตามแสงแดด คุมผ่านมือถือ-เสียง ไม่ต้องเดินสายไฟ

อุปกรณ์ราวม่านอัจฉริยะพลังงานแสงอาทิตย์ ปรับเปลี่ยนแสงในบ้านอัตโนมัติตามการโคจรของดวงอาทิตย์ ควบคุมผ่านสมาร์ตโฟนและคำสั่งเสียง โดยไม่ต้องเจาะผนังหรือเดินสายไฟให้ยุ่งยาก

13 ต.ค. 69|17 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
ใช้ร่างกายเป็นเครือข่าย! เซนเซอร์ขนาด 3 มม. เชื่อมอุปกรณ์ ช่วยตรวจ-รักษาเฉพาะจุดวิทยาศาสตร์

ใช้ร่างกายเป็นเครือข่าย! เซนเซอร์ขนาด 3 มม. เชื่อมอุปกรณ์ ช่วยตรวจ-รักษาเฉพาะจุด

13 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศวิทยาศาสตร์

กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศ

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
เปิด “วิทยาศาสตร์แห่งอำนาจ : ศาสตร์นอกห้องเรียน” ครั้งที่ 2!วิทยาศาสตร์

เปิด “วิทยาศาสตร์แห่งอำนาจ : ศาสตร์นอกห้องเรียน” ครั้งที่ 2!

11 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
Francis Halzen คว้ารางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2026 จากการบุกเบิกการตรวจจับนิวทริโนพลังงานสูงจากเอกภพวิทยาศาสตร์

Francis Halzen คว้ารางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2026 จากการบุกเบิกการตรวจจับนิวทริโนพลังงานสูงจากเอกภพ

08 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
รู้จัก “กาฬโรค” เพื่อรู้เท่าทันโรค พร้อมรับมือ-ป้องกันอันตรายที่อาจจะเกิดขึ้นวิทยาศาสตร์

รู้จัก “กาฬโรค” เพื่อรู้เท่าทันโรค พร้อมรับมือ-ป้องกันอันตรายที่อาจจะเกิดขึ้น

06 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
“ลูกเห็บหลงฤดู” เหตุการณ์ลูกเห็บตกกลางกรุง เมื่อ 1 ต.ค. 69วิทยาศาสตร์

“ลูกเห็บหลงฤดู” เหตุการณ์ลูกเห็บตกกลางกรุง เมื่อ 1 ต.ค. 69

02 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
สาเหตุการสูญพันธุ์ใหญ่ที่สุด : ผลวิจัยใหม่วิทยาศาสตร์

สาเหตุการสูญพันธุ์ใหญ่ที่สุด : ผลวิจัยใหม่

27 ก.ย. 69
อ่านต่อ →
“พยากรณ์อากาศ” รู้ได้อย่างไร? ฝนจะตก แดดจะออก พายุจะเข้าวิทยาศาสตร์

“พยากรณ์อากาศ” รู้ได้อย่างไร? ฝนจะตก แดดจะออก พายุจะเข้า

23 ก.ย. 69
อ่านต่อ →