| 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 : | 13224 ครั้ง |