สจล. เดินหน้าพัฒนานวัตกรรมสิ่งประดิษฐ์ คอนกรีตบล็อกทนความร้อนผลิตไฟฟ้า จากเปลือกไข่ เพิ่มความคุ้มค่าการใช้พลังงานความร้อนเหลือทิ้ง ในอุตสาหกรรมเตาหลอมโลหะ – เตาชีวมวล – เตาเผาขยะขนาดใหญ่ เป็นกระแสไฟฟ้า พร้อมเร่งต่อยอดประยุกต์เป็นผนังคอนกรีต – หลังคาผลิตไฟฟ้า ในสมาร์ทโฮม และถนนผลิตไฟฟ้า
ผศ.ดร.เชรษฐา รัตนพันธ์ อาจารย์ประจำห้องวิจัยเทอร์โมอิเล็กทริก สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) เปิดเผยว่า ทีมนักวิจัยได้แก่ นายชัยวัฒน์ พรหมเพชร นักศึกษาปริญญาเอก และ นายจักรกฤษ กอบพันธ์ นักศึกษาปริญญาตรี สาขาวิชาฟิสิกส์ สจล. ได้พัฒนาคอนกรีตบล็อกทนความร้อนสูงมากว่า 1,000 องศาเซลเซียส ที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในตัวจากความต่างความร้อน ในช่วง 400 – 900 องศาเซลเซียส ได้เป็นที่แรกในประเทศไทยและยังไม่พบสิ่งประดิษฐ์นี้ในระดับโลก ซึ่งขณะนี้ได้ทำการยื่นจดสิทธิบัตรขอรับการคุ่มครองสิทธิในสิ่งประดิษฐ์ และได้รับเลขที่คำขอเป็นที่เรียบร้อยแล้ว
สำหรับผลงานการประดิษฐ์นวัตกรรมชิ้นนี้ เป็นการออกแบบใหม่แบ่งการพัฒนาออกเป็น 2 ส่วน คือ 1. คอนกรีตบล็อกทนความร้อนสูง โดยทีมวิจัยสามารถทำให้ทนความร้อนได้สูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส และ 2. อุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าสำหรับฝังในคอนกรีตบล็อก เรียกว่า “วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก” จากการสกัดแคลเซียมออกไซด์จากเปลือกไข่ไก่ ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญสำหรับการผลิตอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าภายในตัวบล็อกที่เรียกว่า “โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก” ซึ่งโมดูลดังกล่าวสามารถทนความร้อนได้สูงถึง 900 องศาเซลเซียส เมื่อตัวบล็อกทนความร้อนได้รับความแตกต่างของอุณหภูมิความร้อนระหว่างสองด้าน กล่าวคือด้านหนึ่งของตัวบล็อกมีอุณหภูมิสูงกว่าอีกด้านหนึ่ง ความแตกต่างความร้อนจะถูกส่งผ่านไปยังโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก ที่ฝังไว้ในบล็อกที่ประดิษฐ์ขึ้นจากวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก 10 ตัว ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ซึ่งจากการทดสอบโดยนำคอนกรีตบล็อกเทอร์โมอิเล็กทริกผลิตไฟฟ้า 2 ก้อน มาต่อวงจรแบบอนุกรมสามารถทำให้หลอด LED ขนาด 105 mW สว่างได้ เมื่อด้านอุณหภูมิสูงของตัวบล็อกถูกให้ความร้อนที่ 600 องศาเซลเซียส หากนำมาประยุกต์ใช้กับโรงหลอมโลหะ โดยใช้คอนกรีตบล็อกเทอร์โมอิเล็กทริก 6,000 ก้อน จะได้กำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 1.2 kW – 6 kW ดังนั้น การออกแบบขนาดบล็อกและเพิ่มจำนวนโมดูลให้เหมาะสมกับการใช้งาน จึงสามารถนำไปประยุกต์เป็นเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแหล่งความร้อนต่างๆ ได้ตามต้องการ
ในส่วนของต้นทุนนั้น หากเทียบกับราคาคอนกรีตบล็อกทนไฟธรรมดา ราคาอยู่ที่ก้อนละ 100-700 บาท ขึ้นอยู่กับความทนไฟ แต่เมื่อพัฒนาคอนกรีตบล็อกทนไฟทั่วไปให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในตัว แม้จะทำให้ต้นทุนต่อก้อนสูงกว่าประมาณ 2-4 เท่า แต่หากมองในภาพรวมถือว่าคุ้มค่าเป็นอย่างมาก สามารถนำไปก่อเป็นกำแพงทนไฟแล้วผลิตไฟฟ้าในอุตสาหกรรมความร้อนได้ เช่น ก่อเป็นผนังกำแพงทนไฟสำหรับเป็นเตาหลอมโลหะ กำแพงทนไฟสำหรับเป็นเตาชีวมวล หรือเตาเผาขยะขนาดใหญ่ และหากในอนาคตหากมีการพัฒนาต่อยอดเชิงพาณิชย์เชื่อว่าต้นทุนจะต่ำลงอีกมาก
ทั้งนี้แนวคิดดังกล่าวนั้น นายจักรกฤษ กอบพันธ์ นักศึกษาปริญญาตรี สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ สจล. กล่าวว่า เนื่องจาก “วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก” ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญในการผลิตอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า ที่เรียกว่า “โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก” นั้น ใช้สารตั้งต้นส่วนใหญ่เป็น “แคลเซียมออกไซด์” ที่มีความบริสุทธิ์ 99 % ขึ้นไป มีราคาตั้งแต่กิโลกรัมละ 1,500-2,000 บาท แต่สารดังกล่าวก็มีในเปลือกไข่ไก่ จึงทดลองนำเปลือกไข่ไก่เหลือทิ้งจากโรงอาหารคณะวิทยาศาสตร์ มาผ่านกระบวนการเตรียมและสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ เพื่อให้ได้แคลเซียมออกไซด์ที่เป็นวัสดุตั้งต้นในการทำอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า ช่วยลดการนำเข้าจากต่างประเทศแล้ว โดยปัจจุบันราคาโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริกที่วางขายตามท้องตลาดนั้น ชนิดที่ผันไฟฟ้าได้จากความร้อนในย่าน 100 องศาเซลเซียส ราคาอยู่ที่ตัวละ 150-500 บาท ข้อเสียคือทนทานความร้อนได้ไม่ถึง 200 องศาเซลเซียส แต่หากเป็นชนิดที่ทนความร้อนในระดับ 300-600 องศาเซลเซียส ราคาประมาณ 3,000-15,000 บาท ส่วนชนิดทนความร้อนเกินกว่า 500 และ 1,000 องศาเซลเซียส ราคาจะสูงมากเพราะต้องใช้เทคโนโลยีการทำขั้วไฟฟ้า และต้องใช้วัสดุที่ต้องทนทาน แต่เมื่อนำสารสังเคราะห์จากเปลือกไข่ไก่ มาผลิตเป็นวัสดุโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริกพบว่าช่วยลดต้นทุนการผลิตลงได้ โดยคาดว่าหากได้รับการต่อยอดอย่างสมบูรณ์ ราคาจะถูกกว่าท้องตลาดถึง 3 เท่า
สำหรับนักเรียน นักศึกษา ผู้ปกครอง และประชาชนทั่วไป สามารถสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ ส่วนสารนิเทศและประชาสัมพันธ์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง หมายเลขโทรศัพท์ 02-329-8111 หรือเข้าไปที่ www.kmitl.ac.th
