หรือเราจะเห็นพลังงานสะอาดรูปแบบใหม่ในอีกไม่ช้านี้?

นักวิทยาศาสตร์จาก Trinity นั้นกำลังมองหาสูตรสำหรับพลังงานสะอาดรูปแบบใหม่หมดจดซึ่งจะทำให้เกิดน้ำเป็นสิ่งที่หลงเหลือจากการแปรรูปพลังงานเท่านั้น

ด้วยความเชี่ยวชาญในด้านเคมี ทฤษฎีด้านฟิสิกส์ และ AI ทีมวิจัยได้คนหาความเป็นไปได้ใหม่ ๆ เพื่อพลังงานสะอาดที่อาจยังไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งการเดินทางในครั้งนี้นั้นเริ่มต้นมาตั้งแต่สองปีก่อนหน้าที่ส่งสัญญาณอันดีให้เห็นทางออกด้านพลังงานใหม่ที่จะเกิดขึ้น

การลดคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปลดปล่อยออกมาจากกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์นั้นถือเป็นภาระหน้าที่อันยิ่งใหญ่สำหรับความท้าทายในศตวรรษที่ 21 นี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มขึ้นของประชากรและควมต้องการด้านพลังงานที่เพิ่มขึ้นมหาศาลตามเป็นเงา

หนึ่งในแนวคิดอันเป็นความหวังในการใช้งานพลังงานหมุนเวียน คือ การแยกน้ำ (H2O) เพื่อสร้างไฮโดรเจนที่มีพลังงานสูง (H2) ซึ่งสามารถจัดเก็บและใช้งานได้จากเซลล์พลังงาน ซึ่งนับว่าเป็นตัวเลือกที่สนใจเมื่อสถานการณ์ใช้งานพลังงานลมและแสงอาทิตย์เพื่อแยกน้ำทำให้สามารถกักเก็บพลังงานเพื่อใช้พลังงานในยามที่แหล่งพลังงานหมุนเวียนเดิมไม่อาจใช้ได้

แต่แนวคิดนี้ยังคงมีปัญหาเพราะว่าน้ำนั้นมีสถานะที่คงที่มาก ๆ และต้องการพลังงานไม่น้อยในการแยกองค์ประกอบ เรียกได้ว่าพลังงานที่ใช้นั้นไม่คุ้มค่ากับพลังงานที่ได้ ซึ่งงานวิจัยนี้เกิดขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาในขั้นตอนการแยกออกซิเจนนี้เองที่เป็นคอขวดของปฏิกริยาที่เกิดขึ้นเพื่อสร้าง H2

แม้ว่าจะมีธาตุบางตัวที่ใช้แยกองค์ประกอบน้ำได้อย่างดี เช่น Ruthenium หรือ Iridium แต่ธาตุเหล่านี้ก็มีราคาแพงและไม่เหมาะกับการพาณิชย์ในวงกว้างเท่าไหร่นัก มื่อหันมามองตัวเลือกที่ถูกกว่าก็ติดปัญหาด้านประสิทธิภาพหรือความทนทาน ซึ่งในปัจจุบันยังไม่มีใครค้นพบตัวเร่งปฏิกริยาที่มีต้นทุนคุ้มค่าและทนทานเหมาะสมต่อระยะเวลาใช้งาน

ทีมวิจัยจึงได้รวบรวมนักเคมีและนักฟิสิกส์ทฤษฎีมาร่วมกันทำงานผ่านคอมพิวเตอร์อันทรงพลังเพื่อเปิดทางสู่จอกศักดิ์สิทธิ์ที่ใฝ่หากันมานาน

ในตอนเริ่มแรกเมื่อสองปีก่อนนั้นทีมวิจัยค้นพบว่าได้มีการมองข้ามกิจกรรมของการเร่งปฏิกริยาซึ่งทำให้ก้าวข้ามกำแพงการแยกธาตุที่ใช้พลังงานจำนวนมากได้ ยิ่งไปกว่านั้นโมเดลที่ใช้คาดการณ์ยังทำให้เกิดการค้นหา Green Bullet ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกริยาที่ดีได้ง่ายขึ้นอีกด้วย และในปัจจุบันทีมวิจัยได้ใช้ Combinatorial Approach แบบอัตโนมัติและ Quantum Mechanical Modelling ที่ล้ำสมัยเพื่อระบุส่วนผสมธาตุระหว่างโลหะและลิแกนด์ 9 ชนิดี่ยึดเข้าด้วยกันจะสามารถเร่งปฏิกริยาได้ โดยโครเมียม แมงกานีส และเหล็กเป็นโลหะที่โดดเด่นในการใช้งานที่เห็นผลได้ชัดจากการทดลอง

ความก้าวหน้าของงานวิจัยชิ้นนี้จะเปิดทางไปสู่ความยั่งยืนในด้านพลังงานของมนุษย์ได้โดยยังคงรักษาสภาพแวดล้อมที่จำเป็นต้องอยู่เคียงคู่กับมนุษย์ไปอีกนานแสนนาน

ที่มา:
tcd.ie