รถยนต์ไฮโดรเจน ได้รับการยอมรับว่าเป็นรถยนต์พลังงานสะอาดที่สุดในโลก เพราะไฮโดรเจนจะเป็นธาตุที่ไม่มีวันหมดไปจากโลก และแฝงอยู่ในแต่ละโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตและพืชพรรณ เช่น สารเคมีจำพวกไฮโดรคาร์บอน (HC) หรือในสิ่งที่เราอุปโภคและบริโภค เช่น น้ำ (H2O) หรือ น้ำทะเล เป็นต้น และสิ่งที่ได้จากการทำปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า (Electrochemical Reaction) ของก๊าซไฮโดรเจน (H2) ร่วมกับ ก๊าซออกซิเจน (O2) ที่มีอยู่ในอากาศ คือ พลังงานไฟฟ้า และ น้ำบริสุทธิ์ (H2O) เท่านั้น ไม่เป็นอันตรายต่อโลกหรือสิ่งมีชีวิต และจากจุดเด่นดังกล่าวทำให้หลายสิบปีที่ผ่านมาได้มีการพัฒนาเครื่องผลิตไฟฟ้าจากไฮโดรเจนออกวางจำหน่ายแล้ว รวมถึงเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจน ที่ก้าวหน้าไม่แพ้กัน
สำหรับประเทศไทยที่เป็นแหล่งเพาะปลูกพืชเศรษฐกิจหลากหลายชนิด เช่น อ้อย มันสำปะหลัง สามารถผลิตเชื้อเพลิงพลังงาน ที่เรียกว่า “เอทานอล” ได้ปีละกว่า 6 ล้านลิตร เพื่อใช้ผสมกับน้ำมันให้เป็นแก๊สโซฮอล์ สำหรับรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซิน หากมีเครื่องมือที่แยกก๊าซไฮโดรเจนออกจากเอทานอลได้ จะทำให้เกิดอุตสาหกรรมพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และเป็นการเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจให้กับพืชทางการเกษตรของไทยได้ไปในคราวเดียวกัน
“โครงการผลิตระบบเซลล์เชื้อเพลิงผลิตกระแสไฟฟ้าแบบเคลื่อนที่จากแอลกอฮอล์” เป็นโครงการที่ ผศ.ดร.ณัฐพล วงศ์เยาว์ จาก สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) เป็นหัวหน้าโครงการ ซึ่งได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) เป็นโครงการที่ต้องการพัฒนาเทคนิคในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากเอทานอล โดยใช้อ้อยและมันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบตั้งต้นในการผลิต เพื่อที่จะเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานในส่วนของกระแสไฟฟ้าจากเอทานอล ผ่านกระบวนการเคมีไฟฟ้าให้มีค่าเพิ่มขึ้นจากเดิม และเพิ่มความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ผศ.ดร.ณัฐพล เปิดเผยว่า ทีมวิจัยของเราสามารถพัฒนาระบบการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากเอทานอล โดยใช้ชุดท่อปฏิกรณ์ความร้อนสูงที่ใช้นิเกิล (Ni) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ภายใต้ กระบวนการปฏิรูปด้วยไอน้ำ (stream reforming) ในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนในรูปแบบของ syngas (H2 CH4 CO CO2) ที่มีองค์ประกอบไฮโดรเจนมากกว่า 90% ที่มีขนาดเล็กกะทัดรัด ติดตั้งง่าย และสามารถขนย้านเคลื่อนที่ได้ อธิบายให้เข้าใจง่ายที่สุด คือ เราได้นำเครื่องผลิตไฮโดรเจนที่พัฒนาขึ้น มาต่อกับเครื่องผลิตไฟฟ้าในการแปลงไฮโดรเจนให้เป็นกระแสไฟฟ้าผ่านชุดเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์แข็ง (SOFC) ที่สามารถใช้เชื้อเพลิงหลัก คือ H2 และยังสามารถใช้ CH4 และ CO ในการผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกด้วย ให้กลายเป็นระบบผลิตกระแสไฟฟ้าจากเอทานอล ขนาดเล็ก (Minimal) และนำไปติดตั้งบนรถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้าจากพลังงานเอทานอลคันนี้นี่เอง ต้นทุนเฉพาะระบบผลิตก๊าซไฮโดรเจนประมาณ 7 หมื่นบาท (ไม่รวมตัวรถ) สามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนให้แก่ชุดเซลล์เชื้อเพลิงขนาด 1 kW โดยใช้เอทานอลเฉลี่ย 0.23 l/hr และในการทดสอบการเคลื่อนที่ของรถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้าคันนี้ ที่มีน้ำหนักประมาณ 480 kg ใช้มอเตอร์ขับเคลื่อน 1 Hp สามารถวิ่งได้จริงที่ความเร็วประมาณ 20 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
หัวหน้าโครงการวิจัย กล่าวต่อไปว่า การนำเซลล์ผลิตไฟฟ้าจากเอทานอลไปใช้งานจริงกับรถยนต์ไฮโดรเจนเหมือนรถตุ๊กตุ๊กคันนี้ อาจต้องใช้เวลาในการพัฒนาเพื่อลดความซับซ้อนของระบบฯ รวมถึงการผลักดันนโยบายที่ชัดเจนจากทางภาครัฐบาล เช่นเดียวกับ มาตรการสนับสนุนการใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) แต่เราสามารถนำเอทานอลมาผลิตไฟฟ้าเพื่อจ่ายไฟฟ้าภายในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ได้โดยตรง นอกจากนี้ ระบบการผลิตไฟฟ้าจากเอทานอลที่มีขนาดเล็ก เคลื่อนย้ายได้ และมีการบำรุงรักษาที่ไม่ยุ่งยาก จึงเป็นจุดเด่น สำหรับนำมาแก้ปัญหาด้านพลังงานให้กับชุมชนขนาดเล็ก ๆ ในพื้นที่ห่างไกลที่ระบบสายส่งไฟฟ้ายังไปไม่ถึง หรือพื้นที่ประสบภัยพิบัติได้
“เมื่อนำชุดผลิตก๊าซไฮโดรเจนจำนวนหลาย ๆ ตัวมาต่อกันเป็นระบบที่ใหญ่ขึ้น ก็จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นตามจำนวนเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่เพิ่มขึ้น จาก 1 กิโลวัตต์ เพิ่มเป็นหลายสิบ หลายร้อยกิโลวัตต์ ก็จะสามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้า (Generator) ให้กับระบบไฟฟ้าของชุมชนที่มีขนาดใหญ่ขึ้น หรือ เป็นสถานีประจุไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) สำหรับโรงไฟฟ้าในลักษณนี้จะมีจุดเด่นที่สำคัญ คือ สามารถทำงานได้ทั้งในเวลากลางวันและกลางคืน ต่างจากระบบโซล่าเซลล์ที่จะผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะช่วงที่มีแสงแดด นอกจากนี้ ชุดผลิตก๊าซไฮโดรเจนยังสามารถใช้วัตถุดิบอื่น นอกจากเอทานอล ได้แก่ ก๊าซชีวภาพ ที่มีองค์ประกอบของก๊าซมีเทน ที่สามารถนำก๊าซไฮโดรเจนที่ได้ไปผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์เชื้อเพลิงนี้ได้”
ในส่วนของงานวิจัยในระยะต่อไปนั้น ผศ.ดร.ณัฐพล กล่าวว่า จะยุบรวมระบบผลิตก๊าซไฮโดรเจนและระบบผลิตกระแสไฟฟ้าให้อยู่ในระบบเดียวกัน เพื่อเป็นการลดปริมาณชิ้นส่วน และความซับซ้อนลง ทำให้ได้ขนาดระบบรวมเล็กลง ซึ่งจะทำให้ชุดผลิตไฮโดรเจนจากเอทานอล ขนาด Minimal ตัวนี้ มีประสิทธิภาพมากขึ้น และมีต้นทุนด้านพลังงานที่ลดลงต่อไป รวมถึงการประยุกต์ใช้งานก๊าซไฮโดรเจนกับเทคโนโลยีอื่น ๆ เช่น เครื่องยนต์ หรือ ระบบเผาไหม้ความร้อนสูงที่ใช้กับภาคอุตสาหกรรม
โครงการผลิตระบบเซลล์เชื้อเพลิงผลิตกระแสไฟฟ้าแบบเคลื่อนที่จากแอลกอฮอล์ จึงเป็นอีกหนึ่งความพยายามของนักวิจัยไทยที่จะเป็นประโยชน์ต่อผู้คนหลากหลายกลุ่ม ทั้งเกษตรกรผู้ปลูกอ้อย และมันสำปะหลัง กลุ่ม SMEs ที่ผลิตแอลกอฮอล์ และกลุ่มอุตสาหกรรมโรงกลั่นแอลกอฮอล์ อีกทั้งยังเป็นส่วนหนึ่งของการสร้างเสถียรภาพและการพึ่งพาตนเองด้านพลังงาน ตามหลักการของ BCG พร้อมกับแสดงถึงการมีส่วนร่วมของประเทศไทยในการแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกตามพันธสัญญาที่ให้กับประชาคมโลก (COP26) ไปพร้อมกัน
