ชื่อผลงานวิจัย
การนำขยะแบตเตอรี่ชนิดอัลคาไลน์ สังกะสีคาร์บอน และขยะผลผลิตการเกษตร มารีไซเคิลเพื่อพัฒนาเป็นแบตเตอรี่แบบอัดประจุซ้ำได้ (Recycling of Alkaline and Zinc-Carbon Spent Batteries and Biomass for Zinc-ion battery)
ชื่อเจ้าของผลงาน
ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ และ ดร. ชาคริต ศรีประจวบวงษ์ ผลงานร่วมกับ รศ.ดร. รจนา พรประเสริฐสุข ภาควิชาวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และมีผู้ร่วมโครงการดังต่อไปนี้
- รศ.ดร.สุรเทพ เขียวหอม ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- ศ.ดร.พัชณิตา ธรรมยงค์กิจ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- รศ.ดร.นิสิต ตัณฑวิเชฐ ภาควิชาเคมีเทคนิค คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- ผศ.ดร.ประสิทธิ์ พัฒนะนุวัฒน์ ภาควิชาวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- Dr.Jiaqian Qin สถาบันโลหะและวัสดุแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- ดร.รงรอง เจียเจริญ สถาบันโลหะและวัสดุแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- อ.ดร.จิตติ เกษมชัยนันท์ ภาควิชาเคมีเทคนิค คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- ผศ.ดร.ณัฐพร โทณานนท์ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- ศ.ดร.อนงค์นาฏ สมหวังธนโรจน์ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ความคืบหน้าของงานวิจัย
อยู่ระหว่างการรอถ่ายทอดเทคโนโลยี
รูปแบบนำเสนอ
Onsite
ที่มาหรือความสำคัญของงานวิจัย
- แบตเตอรี่แบบปฐมภูมิชนิดแบตเตอรี่อัลคาไลน์ และแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนมีการใช้อย่างแพร่หลายเป็นจำนวนมากทั่วโลก ทั้งในเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก ตลอดจนอุปกรณ์สื่อสาร
- เนื่องจากแบตเตอรี่ทั้งสองชนิดนี้เป็นแบบปฐมภูมิไม่สามารถนำมาอัดประจุกลับเพื่อนำมาใช้ใหม่ได้ อีกทั้งแบตเตอรี่บางชนิดมักมีองค์ประกอบที่เป็นพิษ ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม และยังทำให้มีปริมาณของเสียทิ้งที่เกิดจากแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วเป็นจำนวนมากและสะสมอย่างต่อเนื่อง นอกจากนั้นยังเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรวัตถุดิบที่มีอยู่บนโลกหากมีการผลิตเป็นจำนวนมาก
- แบตเตอรี่ที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายนั้นเป็นแบตเตอรี่ที่ผลิตจากวัสดุลิเทียม ที่มีต้นทุนการผลิตสูง และมีประเด็นถกเถียงในเรื่องของความปลอดภัย เนื่องจากปัญหาในการระเบิด และลุกติดไฟได้ อีกทั้งปริมาณของวัสดุที่ใช้ในการผลิตยังมีน้อย เป็นแร่ธาตุหายาก แบตเตอรี่สังกะสีไอออน (Zn-ion battery) จึงได้รับความสนใจค่อนข้างมาก และมีแนวโน้มได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์กักเก็บพลังงานในอนาคต เนื่องจากมีสมรรถนะที่ดี มีความจุไฟฟ้าจำเพาะสูง ค่าศักย์ไฟฟ้าสมดุลย์ต่ำ ต้นทุนวัตถุดิบต่ำ มีปริมาณมากในธรรมชาติ มีความปลอดภัยสูง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- โครงการวิจัยนี้จึงมีแนวคิดที่จะศึกษากระบวนการเตรียมแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบอัดประจุซ้ำได้จากวัสดุรีไซเคิลแบตเตอรี่ปฐมภูมิชนิดอัลคาไลน์และสังกะสีคาร์บอน และวัสดุเหลือทิ้งชีวภาพจากผลผลิตทางการเกษตร เพื่อพัฒนาเป็นแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบอัดประจุซ้ำได้
วัตถุประสงค์ของงานวิจัย
- เพื่อพัฒนากระบวนการและหาสภาวะที่เหมาะสมในการแยกสังกะสี และแมงกานีสจากแบตเตอรี่อัลคาไลน์และแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนที่ผ่านการใช้งานแล้ว เพื่อใช้สังเคราะห์อนุภาคของสังกะสีและแมงกานีสไดออกไซด์ที่มีองค์ประกอบเคมี เฟส และขนาดอนุภาคที่เหมาะสมในการใช้งานในแบตเตอรี่สังกะสีไอออนโดยมีประสิทธิภาพการนำสังกะสีและแมงกานีสกลับมาใช้ใหม่อย่างน้อย 70%
- เพื่อศึกษาการเตรียมแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบอัดประจุซํ้าได้จากวัสดุรีไซเคิลแบตเตอรี่อัลคาไลน์และแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนร่วมกับวัสดุคาร์บอนรูพรุนอนุภาคนาโนจากขยะเหลือทิ้งทางการเกษตรกับวัสดุทางการค้า
- เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนากระบวนการรีไซเคิลแบตเตอรี่ปฐมภูมิ และเตรียมแบตเตอรี่สังกะสีไอออน (ที่มีความจุอย่างน้อย 150 mAh/g และจำนวนรอบอย่างน้อย 1000 รอบ) จากวัสดุรีไซเคิลในการผลิตระดับ pilot scale ต่อไป
- เพื่อศึกษาการสังเคราะห์วัสดุคาร์บอนรูพรุนขนาดนาโนจากขยะเหลือทิ้งทางการเกษตรสำหรับใช้เป็นวัสดุขั้วอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่แบบอัดประจุซ้ำได้
- เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่สังกะสีไอออนที่ใช้วัสดุคาร์บอนรูพรุนอนุภาคนาโนจากขยะเหลือทิ้งทางการเกษตร
- เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนากระบวนการสังเคราะห์วัสดุคาร์บอนรูพรุนอนุภาคนาโนจากขยะเหลือทิ้งทางการเกษตรในการผลิตระดับกึ่งอุตสาหกรรม
จุดเด่นของงานวิจัย
- ผลสำเร็จของงานวิจัยสามารถสร้างแนวทางในการจัดการวัสดุรีไซเคิลจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ และขยะเหลือทิ้งทางการเกษตรที่มีปริมาณมาก
- ลดการเกิดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อม
- สร้างมูลค่าเพิ่ม และส่งเสริมการพัฒนาเศรษฐกิจหมุนเวียน
- รวมถึงสร้างองค์ความรู้ด้านการพัฒนาวัสดุสำหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่มีราคาถูก มีความปลอดภัย ไม่ต้องพึ่งพาหรือลดการนำเข้าวัสดุ และเทคโนโลยีจากต่างประเทศส่งผลให้สามารถลดการขาดดุลให้กับประเทศตามนโยบายและยุทธศาสตร์ อววน. ในแพลตฟอร์มที่ 3 ของกรอบการวิจัยและนวัตกรรมด้าน BCG in Action ได้
กลุ่มเป้าหมาย
- หน่วยงานภาครัฐ และเอกชนที่เกี่ยวข้องกับการจัดการวัสดุรีไซเคิลจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ และขยะเหลือทิ้งทางการเกษตร
- บุคคลกรและหน่วยงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาวัสดุสําหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ทั้งอาจารย์มหาวิทยาลัย นักวิจัยจากสถาบันวิจัยต่างๆ
- เกษตรกร และประชาชนทั่วไป
สําหรับประยุกต์ใช้เป็นขั้วอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่สังกะสีไอออน
สำหรับประยุกต์ใช้เป็นขั้วอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่สังกะสีไอออน
