สำนักงานราชบัณฑิตยสภา

The Journal of the Royal Society of Thailand Vol. 41 No. 3 July-September 2016 112 เพียงร้อยละ ๑ แสดงให้เห็นว่าการเผาไหม้ของถ่านไฮโดรอาจจะท� ำให้เกิดแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO 2 ) น้อยกว่าลิกไนต์ (ปริมาณก� ำมะถันร้อยละ ๐.๕-๓.๐) จากการศึกษาประสิทธิภาพการเผาไหม้ของถ่านไฮโดร โดย ฮีและคณะ ( He et al., 2013 ) รายงานว่าการเผาไหม้ของถ่านไฮโดรท� ำให้เกิดเปลวไฟที่มีความเสถียร และท� ำให้เกิดกระบวนการเผาไหม้ที่ยาวนานขึ้นอีกด้วย ดังนั้น ถ่านไฮโดรที่ผลิตได้จากกระบวนการ ไฮโดรเทอร์มัลคาร์บอไนเซชันจึงสามารถน� ำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงแทนถ่านหินธรรมชาติในกระบวนการเผาไหม้ ทั่วไปได้ ตัวเก็บพลังงาน หนึ่งในแนวโน้มของการประยุกต์ใช้ถ่านไฮโดรคือใช้เป็นตัวเก็บพลังงาน (energy storage) ปรากฏว่าถ่านไฮโดรที่ผลิตได้มีปริมาณคาร์บอนประมาณร้อยละ ๔๐ โดยน�้ ำหนัก ซึ่งสามารถปรับปรุง คุณภาพได้โดยการเพิ่มปริมาณคาร์บอนเพื่อให้เหมาะที่จะใช้เป็นขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ กระบวนการหลัก ในการปรับปรุงคุณภาพถ่านไฮโดรเพื่อใช้เป็นแอโนด (anode) ของลิเทียมแบตเตอรี่มี ๒ วิธี ได้แก่ (๑) การอบถ่านไฮโดรในแก๊สอาร์กอน ที่อุณหภูมิ ๑,๐๐๐ องศาเซลเซียส เป็นเวลา ๕ ชั่วโมง ( Wang et al. 2001 ) และ (๒) การสังเคราะห์ถ่านไฮโดรนาโนคอมโพซิต (nanocomposite hydrochar) เจือด้วยวัสดุ ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งมีสมบัติเป็นขั้วบวก เช่น อนุภาคนาโนของซิลิคอน, NiO และ SnCl 4 ( Cakan et al. 2008; Huang et al. 2007; Li et al. 2011 ) ในการทดลองผลิตแอโนดของลิเทียมแบตเตอรี่จากถ่าน ไฮโดรด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลคาร์บอไนเซชันของกลูโคส แกลบ และสิ่งปฏิกูล และปรับปรุงคุณภาพ โดยการอบที่อุณหภูมิ ๑,๐๐๐ องศาเซลเซียส เป็นเวลา ๕ ชั่วโมง หลังจากนั้นท� ำการทดสอบค่าทาง ไฟฟ้าเคมี (electrochemical testing) พบว่า ความจุแบบผันกลับได้ (reversible capacity) มีค่าเป็น ๑๓๕, ๑๐๐ และ ๖๔ มิลลิแอมป์-ชั่วโมงต่อกรัม ส� ำหรับแอโนดของลิเทียมแบตเตอรี่ที่ผลิตจากถ่านไฮโดร ของกลูโคส แกลบ และสิ่งปฏิกูล ตามล� ำดับ ตัวดูดซับในการกรองน�้ ำ จากตารางที่ ๑ ผลการวิเคราะห์ความหนาแน่นรวม (bulk density) พื้นที่ผิว BET และ ปริมาตรรวมของรูพรุน (total pore volume) ของสิ่งปฏิกูลแห้ง (0.33 g/cm 3 , 1.07 m 2 /g และ 0.010 cm 3 /g ตามล� ำดับ) และถ่านไฮโดรที่ผลิตได้ (0.37 g/cm 3 , 4.4-5.6 m 2 /g และ 0.035-0.049 cm 3 /g ตามล� ำดับ) แสดงให้เห็นว่า กระบวนการไฮโดรเทอร์มัลคาร์บอไนเซชันไม่มีผลต่อความหนาแน่นรวม แต่ส่งผลให้พื้นที่ผิว BET และปริมาตรรวมของรูพรุนของถ่านไฮโดรเพิ่มขึ้น และยังพบว่า ค่าเฉลี่ยขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง (mean pore diameter) ของถ่านไฮโดรที่ผลิตได้ (๑.๗-๑.๘ นาโนเมตร) อยู่ในช่วงของ ขนาดรูพรุนที่เรียกว่า มีโซพอร์ (mesopore) ซึ่งสามารถดูดซับโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น น�้ ำตาล โลหะหนัก และโมเลกุลขนาดเล็ก ๆ เช่น จุลมลสาร (micropollutants) ได้ดี ( Inagaki et al. 2013; Liu et al. 2013a; การผลิตถ่านไฮโดรจากสิ่งปฏิกูล โดยกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลคาร์บอไนเซชัน