รายละเอียดโครงการวิจัย
กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด

รหัสโครงการ :R000000116
ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :การผลิตไบโอแบตเตอรี่จากผลไม้และกรดผลไม้
ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :Production of Bio-battery from fruit acid and fermented fruit acid
คำสำคัญของโครงการ(Keyword) :ไบโอแบตเตอรี่ กรดผลไม้ ประจุไฟฟ้า
หน่วยงานเจ้าของโครงการ :คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกลและหุ่นยนต์การเกษตร
ลักษณะโครงการวิจัย :โครงการวิจัยเดี่ยว
ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
ประเภทโครงการ :โครงการวิจัยใหม่
สถานะของโครงการ :propersal
งบประมาณที่เสนอขอ :40000
งบประมาณทั้งโครงการ :40,000.00 บาท
วันเริ่มต้นโครงการ :19 พฤศจิกายน 2556
วันสิ้นสุดโครงการ :18 พฤศจิกายน 2557
ประเภทของโครงการ :งานวิจัยประยุกต์
กลุ่มสาขาวิชาการ :วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี
สาขาวิชาการ :สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย
กลุ่มวิชาการ :วิศวกรรมอุสาหกรรมวิจัย
ลักษณะโครงการวิจัย :ระดับชาติ
สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์
สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ
นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา :ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา
เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต
ความสำคัญและที่มาของปัญหา :แบตเตอรี่ (Battery) คืออุปกรณ์สำหรับเก็บประจุของพลังงานไฟฟ้าอย่างหนึ่ง ถูกใช้อย่างกว่าขวาง เนื่องจากมีความสะดวกในการใช้งานที่ต้องการการเคลื่อนที่และความคล่องตัวของการใช้งาน แบตเตอรี่มีแบ่งเป็นประเภท ได้แก่ ประเภทที่ใช้แล้วทิ้งเรียกว่าเซลล์ปฐมภูมิ และประเภทที่ใช้แล้วสามารถนำมาชาร์จประจุไฟฟ้าเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ แบตเตอรี่ประเภทนี้เรียกว่าเซลล์ทุติยภูมิ ซึ่งเมื่อใช้งานจนแบตเตอรี่หมดพลังงานหรือหมดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่แล้วจะถูกนำไปทิ้ง หรือกำจัด การกำจัดหรือทิ้งที่ไม่ถูกวิธีมักจะส่งผลให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก เนื่องมาจากวัสดุและสารละลายที่อยู่ในแบตเตอรี่คือสารเคมีที่มีฤทธิ์เป็นกรดเข้มข้นซึ่งเป็นสารกัดกร่อน ทำลายสิ่งแวดล้อม นอกจากสารเคมีที่มีฤทธิ์เป็นกรดแล้ว ในสารเคมีในแบตเตอรี่ยังพบสารละลายโลหะหนักเจือปนอยู่อย่าเข้มข้น ได้แก่สารตะกั่ว เป็นต้น การกำจัดที่ไม่ถูกต้องจะส่งผลต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์โดยตรง ดังนั้นผู้ทำวิจัยจำมีความสนใจในการศึกษาทดลองความเป็นไปได้ เพื่อหาสารละลายในแบตเตอรี่ (Electrolyte) ที่มีอยู่ตามธรรมชาติมาทดแทนสารละลายเดิมที่ใช้อยู่ จากสมติฐานและการทดลองพบว่าเมื่อนำแท่งทองแดงเสียบบนลูกมะนาวสองแท่งโดยแท่งหนึ่งเป็นขั้วบวก (cathode) และอีกแท่งหนึ่งเป็นขั้วลบ (anode) ซึ่งพบว่ามีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นจากผลมะนาว จากกระแสไฟฟ้าที่ได้มีปริมาณน้อย ดังนั้นการเพิ่มเซลล์ของแผ่นกำเนิดไฟฟ้าจะสามารถเพิ่มกระแสไปที่เกิดจากกรดผลไม้และกรดจากการหมักของผลไม้ได้ จึงเป็นที่มาของงานวิจัยนี้
จุดเด่นของโครงการ :-
วัตถุประสงค์ของโครงการ :1.เพื่อสร้างแบตเตอรี่จากกรดผลไม้และกรดจากการหมักของผลไม้ 2.เพื่อทดสอบกระแสไฟฟ้าที่ได้จากกรดผลไม้และกรดจากการหมักของผลไม้ 3.เพื่อทดสอบการเก็บประจุของสารละลายจากกรดผลไม้และกรดจากการหมักผลไม้
ขอบเขตของโครงการ :1.ขอบเขตพื้นที่: จังหวัดนครสวรรค์ 2.ขอบเขตเวลา: ช่วงเวลาที่ดำเนินการวิจัยปี 2557 3.ขอบเขตประชากร/ กลุ่มตัวอย่าง: ผลไม้ที่มีกรด, กรดจากการหมักของผลไม้ 4.ขอบเขตตัวแปรและเนื้อหา: • เพื่อสร้างแบตเตอรี่จากกรดผลไม้และกรดจากการหมักของผลไม้ • เพื่อศึกษาการเก็บประจุของสารละลายในแบตเตอรี่(electrolyte) กรดผลไม้ • เพื่อเปรียบเทียบการเกิดกระแสไฟฟ้าของกรดผลไม้ชนิดต่างๆ • เพื่อประเมินประสิทธิภาพของกรดผลไม้และกรดจากการหมักของผลไม้แต่ละชนิดในการสร้างกระแสไฟ • เพื่อศึกษาแนวทางของการผลิตกระแสไฟที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
ผลที่คาดว่าจะได้รับ :1.ได้แบตเตอรี่ที่ใช้กรดผลไม้และกรดจากการหมัดของผลไม้ 2.ได้ผลการทดสอบค่าปริมาณกระแสไฟจากกรดผลไม้และกรดจากการหมักของผลไม้ 3.ได้ทราบถึงความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าของกรดผลไม้และกรดจากการหมักของผลไม้
การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ :บุญเสริม เวชการ (2550) แบตเตอรี่รถยนต์ประเภทตะกั่ว-กรด (Lead-Acid Battery) เมื่อพ้นสภาพการใช้งานแล้ว จัดอยู่ในประเภทขยะอันตราย หากมีระบบการจัดการไม่เหมาะสม จะส่งผลกระทบต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่รถยนต์ประเภทตะกั่ว-กรด มีส่วนประกอบที่เป็นอันตรายได้แก่ แผ่นธาตุซึ่งทำจากตะกั่ว กรดกำมะถัง (Sulfuric Acid) ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เปลือกเปลือกพลาสติกแข็งหุ้มแผ่นธาตุ เป็นขยะที่ก่อมลพิษอย่างมาก แบตเตอรี่รถยนต์ เมื่อหมดสภาพการใช้งานจะถูกขายให้กับร้านขายแบตเตอรี่ หรือผู้รับซื้อของเก่า แบตเตอรี่ที่ถูกซื้อโดยผู้รับซื้อของเก่าบางส่วน จะถูกแยกชิ้นส่วย ตะกั่วจะถูกหลอมและนำไปขาย การลักลอบหลอมตะกั่วจะก่อให้เกิดสารพิษร้ายแรง เช่น ไอของตะกั่ว ละอองของตะกั่ว ตะกั่วจะถูกหลอมและนำไปขาย การลักลอบหลอมตะกั่วจะก่อให้เกิดสารพิษร้ายแรง เช่น ไอออกไซด์ ละอองของตะกั่ว และก๊าชพิษจากการเผาไหม้ซึ้งประกอบด้วยไอกรดคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ซัลเฟอร์ไดออกไซค์ (SO2) และสารประกอบคลอรีน พิษของสารตะกั่วมีผลทั้งแบบฉับพลัน และแบบระยะยาวแบบฉับพลันคือ มีอาการปวดศีรษะ อ่อนเพลีย ปวดเมื่อยกกล้ามเนื้อ แบบระยะยาวคือ มีผลต่อระบบสมอง ระบบประสาท ความจำเสื่อม ชักกระตุก มีผลต่อไต และอาจพิการแต่กำเนิด นพรุจ ฤทธานนท์ (2553) แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ในช่วงพลวัต ที่มีใช้งานมากในอุตสาหกรรม และพลังงานทดแทน ซึ่งมีปัญหาเรื่องอายุการใช้งาน การควบคุมการประจุ และคายประจุที่ไม่ดี มีผลกระทบทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด สั้นกว่าที่ควรเป็น ดังนั้น บทความนี้ได้นำเสนอการวิเคราะห์ปัญหาต่างๆ โดยออกแบบจำลองทางคณิตศาสร์ของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด และใช้องค์ประกอบจรไฟฟ้าแทนที่เป็นวงจรสมมูลทางไฟฟ้า เพื่อหาตัวแปรที่มีอิทธิพล ต่ออายุการใช้งาน โดยมีการกล่าวถึง สถานการณ์ประจุ (State-of-Charge, SOC) และ การคายประจุ (State-of-Discharge, SOD) ซึ่งผลที่ได้สามารถนำไปพัฒนาหรือเป็นแนวทางในการพัฒนาแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด จากผลการจำลองและทดลองในห้องปฏิบัติการ จะทำให้ทราบถึงตัวแปรที่มีอิทธิพลอย่างชัดเจน สามารถเป็นข้อมูลเพื่อเป็นประโยชน์ ในการพัฒนาแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในอนาคตได้ต่อไป
ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด :8.1 แบตเตอรี่ (Battery) คือ อุปกรณ์ที่เราใช้ เก็บไฟฟ้าโดยจะรับกระแสไฟฟ้าเก็บไฟฟ้าไว้ และจ่ายออกมาให้ใช้ในเวลาที่เราต้องการ แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีเก็บไฟฟ้าไว้ในสภาพของสารเคมี และแปลงออกมาเป็นไฟฟ้าซึ่งสารเคมีในแบตเตอรี่ยังทำงานกลับไปกลับมาได้เรื่อยๆ เป็นเวลานานๆ 8.1.1 ประเภทของแบตเตอรี่ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1. ชนิดแห้ง (Dry Cell) คือ พวกถ่านไฟฉาย 2. ชนิดน้ำ (Wet Cell) มี 2 ชนิด คือ 2.1 แบตเตอรี่ด่าง เช่น แบตเตอรี่ในมือถือ, วิทยุสื่อสาร 2.2 แบตเตอรี่ตะกั่ว–กรด (Lead–Acid Battery) คือ แบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ ทั่วไป, Traction Battery ใช้ ในรถยกไฟฟ้า 8.1.2 ส่วนประกอบของแบตเตอรี่ 8.1.3 หลักการทำงานของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ประกอบด้วยเซลล์ หรือหมู่ของเซลล์ ต่อเข้าด้วยกัน ในหมู่ของเซลล์ ประกอบขึ้นด้วยกลุ่มของแผ่นธาตุทั้งแผ่นบวกและแผ่นลบ ซึ่งแผ่นธาตุทั้งบวกและลบทำจากโลหะต่างชนิดกันกั้นด้วยฉนวน เรียกว่า “แผ่นกั้น” โดยนำมาจุ่มไว้ ใน “ELECTROLYTE” หรือที่เรียกว่า “น้ำกรดผสม” (Sulfuric Acid) น้ำกรดผสมจะทำปฏิกิริยากับแผ่นธาตุในเชิงเคมี เพื่อเปลี่ยนพลังงานเคมี เป็นพลังงานไฟฟ้า และแต่ละเซลล์ สามารถจ่ายประจุไฟฟ้าได้ประมาณ 2 โวลต์ เซลล์ของแบตเตอรี่ส่วนมากจะถูกนำมาต่อเข้ากับ “แบบอนุกรม” (Series) ซึ่งจะเพิ่มโวลต์หรือแรงดันขึ้นเรื่อยๆ เช่น แบตเตอรี่ 12 โวลต์ จะต้องใช้จำนวนเซลล์ 6 เซลล์ มาต่อกันแบบอนุกรม, แบตเตอรี่ 24 โวลต์ ใช้ 12 เซลล์ เป็นต้น การเกิดพลังงานไฟฟ้า แผ่นธาตุสองชนิด“แผ่นบวก” คือ LEAD DIOXIDE และ“แผ่นลบ” คือ SPONGE LEAD ถูกนำมาจุ่มลงในกรดผสม“แรงดัน” (Volt) ก็ จะเกิดขึ้นที่ขั้วทั้งสอง เมื่อระบบแบตเตอรี่ครบวงจรกระแสก็จะไหลทันที เพื่อเปลี่ยนพลังงานเคมี ออกมาเป็นพลังงานไฟฟ้า ในกรณีนี้เรียกว่า“การคายประจุไฟ” (Discharge) ซึ่งตัวกรดในน้ำกรดผสมจะวิ่งเข้าทำปฏิกิริยาต่อแผ่นธาตุทั้งทางบวกและลบโดยจะค่อยๆ เปลี่ยนสภาพของแผ่นธาตุทั้งสองชนิดให้ กลายเป็นตะกั่วซัลเฟรต (Lead Sulfate) เมื่อแผ่นธาตุทั้งบวกและลบเปลี่ยนสภาพไปเป็นโลหะชนิดเดียวกัน คือ “ตะกั่วซัลเฟรต”แบตเตอรี่ก็ จะไม่มี สภาพของความแตกต่างทางแรงดันกระแส ก็จะทำให้กระแสหยุดไหลหรือไฟหม (แหล่งข้อมูลจาก http://www.getece.com/brochure/chart%20battery) 8.1.4 แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (Lead-acid battery) แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นอุปกรณ์จัดเก็บไฟฟ้าที่ใช้ปฏิกิริยาทางเคมีที่ผันกลับได้ในการจัดเก็บพลังงานที่เก่าแก่ที่สุดในบรรดาแบตเตอรี่ ด้วยกันประดิษฐ์ขึ้นมา เป็นแบตเตอรี่ที่สามารถประจุไฟเข้าไปใหม่ได้ชนิดแรกที่ทำออกมาเพื่อการค้า และในปัจจุบันยังมีการใช้งานกันอยู่อย่างแพร่หลาย โดยมีส่วนแบ่งในตลาดของสหรัฐอเมริกาถึง 79% (ปี 2008) และในประเทศจีนแบตเตอรี่ชนิดนี้ถูกนำมาใช้กับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบ photovoltaic กว่า 75% นอกจากนั้นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดถูกนำมาใช้กับรถยนต์ 70% ระบบการสื่อสาร 21% และในระบบอื่นๆอีก 4% โดยมักจะทําเป็นแบตเตอรี่ที่มีความจุ (Capacity) สูง ๆ ที่ให้กระแสได้มาก เนื่องจากมีต้นทุนในการเก็บพลังงานถูกกว่าแบตเตอรี่ที่สามารถประจุไฟเข้าไปใหม่ได้ชนิดอื่นๆ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีต้นทุนต่ำ ($300-$600/kW) แต่ถ้าเป็นแบบที่ต้องเติมน้ำกลั่นก็จะมีคำใช้จ่าย ในการดูแลรักษาเพิ่มขึ้นมา คือต้องคอยตรวจสอบระดับของน้ำกรด (อิเล็กโทรไลท์ ) เพื่อเติมน้ำกลั่นเมื่อระดับของน้ำกรดต่ำเกินไปและต้องหมั่นทำความสะอาดคราบต่าง ๆ ที่อาจจะเกิดเนื่องจากการกัดกร่อนของกรด อีกทั้งยังต้องระวังในเรื่องสถานที่ตั้งของแบตเตอรี่ด้วย ไม่ควรตั้งไว้ใกล้แหล่งความร้อนหรือประกายไฟเพราะในขณะอัดประจุไฟฟ้า (charge) จะเกิดก๊าชไฮโดรเจนขึ้นอาจทำให้ระเบิดได้ นิยมใช้กันในรถยนต์และยานพาหนะต่าง ๆ (Vehicle), รถยกไฟฟ้า (Fork Lift), รถเข็น (Wheel Chair), สกู๊ตเตอร์ (Scooter), รถกอล์ฟ (Golf Car), ระบบสำรองไฟฟ้า (UPS) และระบบไฟแสงสว่างฉุกเฉิน (Emergency Light)
วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :วิธีการดำเนินการวิจัย แผนผังที่ 1 แสดงถึงวิธีการดำเนินงานวิจัย สถานที่ทำการทดลอง /เก็บข้อมูล มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ จังหวัดนครสวรรค์
คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :-
จำนวนเข้าชมโครงการ :13239 ครั้ง
รายชื่อนักวิจัยในโครงการ
ชื่อนักวิจัยประเภทนักวิจัยบทบาทหน้าที่นักวิจัยสัดส่วนปริมาณงาน(%)
นายโกเมน หมายมั่น บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยหัวหน้าโครงการวิจัย50
นายถิรายุ ปิ่นทอง บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย25
นายวัชระ ชัยสงคราม บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย25

กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด