แปลและเรียบเรียง โดย มาริสา คุณธนวงศ์

ถาม :  แบตเตอรี่กระดาษคืออะไร ?

ตอบ : Paper battery  หรือแบตเตอรี่กระดาษ เป็นอุปกรณ์ที่ผลิตและเก็บพลังงานที่มีความบางมากเป็นพิเศษ มีความยืดหยุ่นและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ทำหน้าที่เหมือนกับแบตเตอรี่เซลล์เคมีทั่วไปแต่มีส่วนสำคัญที่แตกต่างกันคือ แบตเตอรี่กระดาษจะไม่เกิดการผุกร่อนและไม่จำเป็นต้องใช้ฝาครอบ (housing) ขนาดใหญ่ มันจึงสามารถใช้งานกับผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายประเภทตั้งแต่ผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับการดูแลสุขภาพ อุปกรณ์วินิจฉัยทางการแพทย์ที่ใช้พลังงานน้อย หรือแม้กระทั่งแผ่นอิเล็กทรอนิกที่ใช้ส่งยาผ่านผิวหนัง (electronic drug delivery transdermal patch) เป็นต้น นอกจากแบตเตอรี่ชนิดนี้จะใช้เป็นแบตเตอรี่พลังงานสูงแล้วมันยังนำมาใช้เป็นวัสดุตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด (superconductor) ได้อีกด้วย

ลักษณะและการทำงานของแบตเตอรี่กระดาษ
แบตเตอรี่กระดาษนี้ทำขึ้นจากท่อนาโนคาร์บอน (carbon nanotubes) กับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ห่อหุ้มด้วยแผ่นกระดาษเซลลูโลส การทำงานของแบตเตอรี่ชนิดนี้เกิดจากการทำปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารละลลายอิเล็กโทรไลต์กับคาร์บอน จนได้พลังงานในรูปของอิเล็กตรอน จากนั้นอิเล็กตรอนจะเดินทางจากปลายขั้วลบไปยังขั้วบวกและส่งผ่านเส้นลวดที่ติดอยู่กับแบตเตอรี่ไปยังอุปกรณ์ที่ต้องใช้พลังงาน

ข้อดีของการใช้เซลลูโลสเป็น spacer ในแบตเตอรี่กระดาษ
การใช้เซลลูโลสเป็น spacerนั้นนอกจากจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแล้วยังทำให้แบตเตอรี่กระดาษสามารถใช้สารอิเล็กโทรไลต์ได้หลากหลายชนิดมากขึ้น ในการพัฒนาแบตเตอรี่ชนิดนี้นักวิจัยได้ใช้ของเหลวไอออนิก (ionic liquid) เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งของเหลวไอออนิกนี้ไม่มีส่วนประกอบเป็นน้ำซึ่งหมายความว่าไม่มีสารใดในแบตเตอรี่ที่จะระเหยหรือแข็งตัวได้ ดังนั้นแบตเตอรี่กระดาษจึงสามารถนำไปใช้งานได้แม้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิรุนแรงมาก
นอกจากนี้แล้วแบตเตอรี่ชนิดนี้ยังสามารถใช้ได้กับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีตามธรรมชาติ เช่น เหงื่อ เลือด หรือปัสสาวะได้อีกด้วย การนำสารคัดหลั่งต่างๆในร่างกายมาใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์นั้นจะทำให้แบตเตอรี่ที่ได้มีสมบัติความเข้ากันทางชีวภาพ (biocompatibility) มากยิ่งขึ้น เหมาะกับการนำไปใช้เป็นอุปกรณ์จ่ายพลังงานขนาดเล็กสำหรับเครื่องกระตุ้นหัวใจ (pacemaker) ที่ต้องฝังอยู่ภายในร่างกายของผู้ป่วยทำให้ผู้ป่วยไม่ต้องกังวลกับสารเคมีที่รุนแรงที่พบได้ในแบตเตอรี่ทั่วไป

ด้วยโครงสร้างที่ทำจากกระดาษและท่อนาโนคาร์บอน แบตเตอรี่กระดาษที่ได้จึงมีน้ำหนักเบาและมีต้นทุนที่ต่ำ ส่งผลให้ได้รับความสนใจที่จะนำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับพกพา เครื่องบินและอากาศยาน ยานยนต์ และของเล่น เช่น ต้นแบบเครื่องบิน เป็นต้น นอกจากนี้แล้ว มันยังเหมาะกับการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์อีกด้วยเนื่องจากไม่มีวัสดุประกอบส่วนใดที่มีความเป็นพิษ ทั้งยังสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ (biodegradable) ต่างจากแบตเตอรี่เซลล์เคมีทั่วไป
อย่างไรก็ตาม การนำแบตเตอรี่กระดาษไปใช้ในเชิงพาณิชย์ยังคงต้องอาศัยเวลา เนื่องจากท่อนาโนคาร์บอนที่นำมาผลิตยังมีราคาค่อนข้างสูง ปัจจุบันนักวิจัยจึงทดลองสร้างแบตเตอรี่กระดาษในขนาดเพียงสองถึงสามนิ้วขึ้นมาเพื่อศึกษาเท่านั้น แต่ในอนาคตพวกเขาต้องการที่จะสร้างแบตเตอรี่กระดาษให้มีขนาดใหญ่เท่ากับหน้าหนังสือพิมพ์เพื่อที่จะนำไปใช้เป็นตัวจ่ายพลังงานที่เพียงพอแก่รถยนต์

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม
https://en.wikipedia.org/wiki/Paper_battery
https://wiki.answers.com/Q/How_does_a_paper_battery_work
Paper battery offers future power : https://news.bbc.co.uk/go/pr/fr/-/2/hi/technology/6945732.stm

Scroll Up