เมื่อวิวัฒนาการของมนุษย์ ได้พาเรามาถึงจุดที่พลังงานจากซากพืชซากสัตว์ หรือที่เรารู้กันดีในชื่อ "ปิโตรเลียม" ทั้งในรูปแบบ แก๊ส ของเหลว และของแข็ง ที่เป็นพลังงานที่สามารถก่อมลพิษ เนื่องจากกระบวนการเผาไหม้ ก่อให้เกิดแก๊สที่เป็นอันตรายต่อชั้นบรรยากาศที่ปกป้องโลกอยู่ และนี่ก็นับเป็นพลังงานที่ไม่สามารถทดแทนได้ใหม่ เพราะใช้เวลาการผลิตหลายร้อยจนถึงหลักพันปี แต่ถูกใช้อย่างรวดเร็ว และกำลังใกล้จะหมดลงภายในระยะเวลาไม่ถึงชั่วอายุคน
เหตุการณ์นี้ เป็นเรื่องที่ทุกคน โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยาศาสตร์ พยายามหาวิธีต่างๆ เพื่อให้ได้มาซึ่งพลังงานที่รูปแบบที่สามารถนำมาใช้ได้ แบบหมุนเวียน เช่น พลังงานจากน้ำมันของพืช เพราะพืชสามารถปลูกได้ใหม่ และผลิตน้ำมันได้เรื่อยๆ แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น ในกระบวนการผลิตพืชน้ำมัน หรือการปลูกพืชเพื่อผลิตพลังงานประเภทแอลกอฮอล์เช่น หญ้าหวาน อ้อย กากน้ำตาล ก็ทำให้หลายๆ คน เป็นห่วงในแง่ของพื้นที่เพาะปลูก ซึ่งจะก่อปัญหาให้ขาดแคลนพื้นที่ในการทำการเกษตรเพื่อเป็นอาหารแก่มนุษย์
เมื่อพิจารณาแหล่งพลังงานธรรมชาติ เช่นพลังงาน น้ำ ลม และแสงอาทิตย์ ที่สามารถใช้ได้โดยไม่มีวันหมด ก็นับเป็นตัวเลือกที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญเช่นเดียวกัน แต่อย่างไรก็ตามผลที่ได้นับว่าไม่คุ้มค่าเท่าที่ควร เนื่องจากประสิทธิภาพของการผลิตไฟฟ้ายังค่อนข้างต่ำ (พลังงานส่วนใหญ่กลายเป็นความร้อนแทนที่จะเป็นไฟฟ้า) และก่อปัญหาทางธรรมชาติได้
ในกรณีพลังงานน้ำ การสร้างเขื่อนเพื่อผลิตไฟฟ้า ต้องใช้พื้นที่ป่าไม้ค่อนข้างมาก ซึ่งส่งผลต่อระบบนิเวศในบริเวณที่ก่อสร้าง โดยมีผลกระทบโดยตรงต่อ พืช และ สัตว์ป่า ที่อาศัยอยู่ ณ ที่นั้น ๆ นอกจากนี้การสร้างเขื่อน มีผลกระทบต่อความเร็ว และทิศทางการไหลของน้ำที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติ จึงเป็นที่มาของการสูญพันธุ์ของปลาหลากหลายสายพันธุ์ 
ในกรณีของพื้นที่ที่มีลมพัดแรง มีการใช้พลังงานทดแทนโดยใช้ลม การสร้างกังหันลมขนาดใหญ่หลายร้อยตัว โดยเรียกชื่อมันว่า "ฟาร์มลม (Wind farm)" มองดูผิวเผิน มันก็ดูจะไม่ได้สร้างปัญหาอะไรให้กับธรรมชาติ แต่รู้หรือไม่ว่า ฟาร์มลมนี้ มีผลกระทบต่อความเร็ว ทิศทางลม และก่อให้เกิดความแห้งแล้งในบริเวณที่เคยมีลมชื้นพัดผ่าน ซึ่งมีผลกระทบโดยตรงต่อผลผลิตทางการเกษตรกรที่อยู่ใต้กระแสลมเดิม แบบถาวร และฟาร์มลมยังก่อให้เกิดเสียงรบกวนต่อพื้นที่ใกล้เคียงอีกด้วย 
ทั้งนี้พลังงานแสงอาทิตย์ ที่น่าสนใจและกำลังถูกจับตามอง ก็สร้างปัญหาให้กับธรรมชาติและมนุษย์ เนื่องจากพื้นที่ที่ใช้สำหรับผลิตพลังงานแสงอาทิตย์นั้นไปเบียดเบียนที่อยู่อาศัย พื้นที่การเกษตร และบางครั้งอาจต้องแพ้วถางป่า ซึ่งก่อผลกระทบต่อป่าไม้และสัตว์ป่าได้ในลักษณะคล้ายๆ กับการสร้างเขื่อนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้านั่นเอง
เมื่อเหตุการณ์เป็นเช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จึงคิดค้นการผลิตพลังงานทดแทนขึ้นมา โดยใช้หลักการทางไฟฟ้าเคมี เปลี่ยนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า แหล่งพลังงานนี้ถูกเรียกว่า เซลล์เชื้อเพลิง (fuel cell) เซลล์เชื้อเพลิง สามารถเปลี่ยนให้แก๊สไฮโดรเจน หรือ แอลกอฮอล์บางชนิด เช่น เมทานอล เป็นแหล่งพลังงาน ผ่านปฏิกิริยาทางเคมี กับแก๊สออกซิเจนในอากาศ ก่อให้เกิดการวิ่งของ อิเล็คตรอน ซึ่งทำให้เกิดเป็นกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์เผาไหม้โดยทั่วไป 1 - 3 เท่า โดย เครื่องยนต์ เซลล์เชื้อเพลิงจะมีเซลล์เชื้อเพลิงเป็นส่วนที่ให้พลังงาน จะมีส่วนประกอบดังนี้
แอโนด (Anode) และ แคโทด (Cathode) เป็นขั้วไฟฟ้า ด้านแอโนด ที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตินั่ม ช่วยให้ แก๊สไฮโดรเจน แตกตัวเป็นอนุภาคโปรตอน (Proton) แล้วผ่านเข้ามายังเมมเบรนนำโปรตอน (Proton exchange membrane) ในขณะที่ อิเล็คตรอน ที่แตกออกมาพร้อมกันนั้น จะวิ่งออกไปยังวงจรไฟฟ้าก่อให้เกิดเป็นกระแสไฟฟ้า โดยโปรตอน และอิเล็คตรอน จะวิ่งมาพบกับแก๊สออกซิเจนที่ขั้วแคโทด เกิดปฏิริยาการรวมตัวโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตินัม ปฏิกิริยานี้ก่อให้เกิด น้ำบริสุทธิ์ ที่สามารถดื่มได้ และความร้อน เป็นผลผลิตซึ่งนับว่าปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม
ปัจจุบันมีรถยนต์ และอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์หลายชนิดที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงเป็นแหล่งพลังงานสะอาด แต่หนทางการใช้พลังงานสะอาดประเภทนี้ยังต้องเผชิญกับปัญหาในภายหน้าอีกพอสมควร ทั้งในเรื่องของแหล่งเติมแก๊สเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ซึ่งคาดว่าจะต้องเพิ่มจนมีเพียงพอและสะดวกต่อผู้ใช้รถเซลล์เชื้อเพลิง และในเรื่องของต้นทุนที่ยังต้องปรับจนมีราคาที่เหมาะสมต่อกลุ่มผู้ซื้อ อย่างไรก็ดี ในส่วนของค่าบำรุงรักษา และอายุการใช้งานของเซลล์เชื้อเพลิง ยังคงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ผู้ซื้อยังต้องพิจารณาเช่นเดียวกัน
ที่มา :
http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/97/fuelcell/fuel-cell.htm
http://americanhistory.si.edu/fuelcells/basics.htm
http://www.altenergy.org/
รูปภาพจาก :
http://toyotastart.com/toyota-fchv-adv-hydrogen-hybrid-test/
http://www.toonpool.com/cartoons/Fuel%20cell_8485
http://pimg.tradeindia.com/01568848/b/1/Tesing-of-Petroleum-Products.jpg
http://www.ustudy.in/sites/default/files/images/petroleum%20refining.preview.JPG
http://dqbasmyouzti2.cloudfront.net/content/images/articles/water-energy-efficiency.jpg
http://www.environmentteam.com/product/wp-content/uploads/2011/06/hydrogen-fuel-cell-cars.jpg
อยากให้มีเชื้อเพลิงแบบนี้ใช้จัง จะได้ลดปัญหาน้ำมันมีราคาแพง
ตอบลบเป็นเรื่องที่น่าสนใจน่าติดตามจริงๆ ครับ ถ้าจะนำมาใช้อนาคตได้จริงคงดีมากครับ
ตอบลบเยี่ยมไปเลยค่ะ
ตอบลบ