แบตเตอรี่ต้นแบบโดยใช้สารเคมีในเปลือกครัสเตเชียน เช่น ปู กุ้ง และกุ้งก้ามกราม ยังคงมีประสิทธิภาพ 99.7% หลังจากผ่านไป 400 ชั่วโมง
กลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ครัสเตเชียน ที่มีเปลือก มีโครงกระดูกภายนอกที่ทำจากเซลล์ที่มี Chitin ซึ่งเป็น Polysaccharide ที่ทำให้เปลือกแข็งและทนทาน วัสดุนี้มีอยู่มากมายในธรรมชาติ และยังสามารถพบได้ในเชื้อราและแมลงแต่มักถูกทิ้งเป็นเศษอาหารจากร้านอาหารและเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหาร นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นคว้าเกี่ยวกับการใช้งานต่างๆ มานานแล้ว เช่น ในด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ การทำแผลเช่นเดียวกับการรักษาต้านการอักเสบ หรือกระทั่ง วิศวกรรมไฟฟ้า
นักวิทยาศาสตร์ต้องการใช้สารเคมีที่พบในเปลือกปูและกุ้งก้ามกรามเพื่อทำให้แบตเตอรี่มีความยั่งยืนมากขึ้น
Liangbing Hu ผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์กล่าวว่า "เราคิดว่าทั้งความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุ หรือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และประสิทธิภาพของแบตเตอรี่มีความสำคัญต่อผลิตภัณฑ์ซึ่งมีศักยภาพที่จะนำไปจำหน่ายในเชิงพาณิชย์" ผู้เขียนบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Matter
ในขณะที่โลกเปลี่ยนไปใช้พลังงานสีเขียวและยานพาหนะไฟฟ้า แบตเตอรี่ที่ใช้สำหรับเทคโนโลยีดังกล่าวจะต้องเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วย แต่สารเคมีที่ใช้ในแบตเตอรี่ทั่วไป เช่น ลิเธียมไอออน อาจใช้เวลาหลายร้อยหรือหลายพันปีในการสลายตัว สารเคมีเหล่านี้มักกัดกร่อนและติดไฟได้ ในบางกรณี แบตเตอรี่อุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคติดไฟบนเครื่องบินหรือทำให้เกิดไฟไหม้ในพื้นที่ทิ้งขยะและพื้นที่รีไซเคิล
ด้วยกระบวนการทางเคมีและ กรดอะซิติก (Acetic acid) ที่มีตัวทำละลายเป็นน้ำ สามารถสังเคราะห์ Chitin เป็นเยื่อขนาดเล็กที่แน่นหนา และใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ได้ อิเล็กโทรไลต์คือของเหลว สิ่งที่มีลักษณะเหนียวคล้ายแป้งเปียก หรือเจล ภายในแบตเตอรี่ที่ช่วยให้ไอออน หรือ โมเลกุลที่มีประจุ เดินทางระหว่างปลายด้านหนึ่งกับอีกด้านหนึ่งของแบตเตอรี่ ทำให้เก็บพลังงานได้
ด้วยการรวม Chitosan electrolyte นี้เข้ากับสังกะสี ซึ่งเป็นโลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ที่มีราคาถูกและปลอดภัยมากขึ้น โดยทีมงานของ Liangbing Hu สามารถสร้างแบตเตอรี่ทดแทนได้
แบตเตอรี่ที่ได้ประหยัดพลังงาน 99.7% แม้ใช้งานแบตเตอรี่ 1,000 รอบ ซึ่งใช้เวลาประมาณ 400 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าสามารถชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็วโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานอย่างมีนัยสำคัญ Liangbing Hu กล่าว “ไม่ใช่เรื่องง่ายที่แบตเตอรี่จะทำงานที่ความหนาแน่นกระแสไฟสูง ประสิทธิภาพที่แสดงออกมาแสดงให้เห็นถึงข้อดีของวัสดุที่มีไคโตซานเป็นหลักในงานนี้”
แบตเตอรี่ที่ได้ไม่ติดไฟ และสองในสามของแบตเตอรี่ที่ทำจาก Chitosan สามารถสลายตัวในดินได้ เนื่องจากการย่อยสลายของจุลินทรีย์ในเวลาเพียงห้าเดือน ทิ้งสังกะสีที่รีไซเคิลได้ Antonio J Fernández Romero ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์สำหรับการผลิตพลังงานที่มหาวิทยาลัย Cartagena ในสเปน ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งนี้ กล่าวว่าสิ่งเหล่านี้เป็น “คุณสมบัติที่โดดเด่น” และกล่าวว่า “การออกแบบแบตเตอรี่ใหม่ที่เคารพต่อสิ่งแวดล้อม ราคาถูก และให้กำลังการคายประจุสูง เป็นหนึ่งในสิ่งสำคัญที่ต้องพัฒนาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า” เขาเสริมว่าความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพเป็นกุญแจสำคัญ และในระดับนี้ ระบบดูเหมือนจะทำงานได้ดีมาก แต่จะต้องได้รับการทดสอบในขนาดที่ใหญ่ขึ้นและภายใต้สภาวะการใช้งานเชิงพาณิชย์
การออกแบบนี้อาจปูทางสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงและยั่งยืนสำหรับการจัดเก็บพลังงานสีเขียว
เรียบเรียงจาก
https://www.theguardian.com/science/2022/sep/01/crab-lobster-shells-could-used-make-renewable-batteries 
เปลือกปูและกุ้งก้ามกรามสามารถใช้ทำแบตเตอรี่ทดแทนได้
กลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ครัสเตเชียน ที่มีเปลือก มีโครงกระดูกภายนอกที่ทำจากเซลล์ที่มี Chitin ซึ่งเป็น Polysaccharide ที่ทำให้เปลือกแข็งและทนทาน วัสดุนี้มีอยู่มากมายในธรรมชาติ และยังสามารถพบได้ในเชื้อราและแมลงแต่มักถูกทิ้งเป็นเศษอาหารจากร้านอาหารและเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหาร นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นคว้าเกี่ยวกับการใช้งานต่างๆ มานานแล้ว เช่น ในด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ การทำแผลเช่นเดียวกับการรักษาต้านการอักเสบ หรือกระทั่ง วิศวกรรมไฟฟ้า
นักวิทยาศาสตร์ต้องการใช้สารเคมีที่พบในเปลือกปูและกุ้งก้ามกรามเพื่อทำให้แบตเตอรี่มีความยั่งยืนมากขึ้น
Liangbing Hu ผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์กล่าวว่า "เราคิดว่าทั้งความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุ หรือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และประสิทธิภาพของแบตเตอรี่มีความสำคัญต่อผลิตภัณฑ์ซึ่งมีศักยภาพที่จะนำไปจำหน่ายในเชิงพาณิชย์" ผู้เขียนบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Matter
ในขณะที่โลกเปลี่ยนไปใช้พลังงานสีเขียวและยานพาหนะไฟฟ้า แบตเตอรี่ที่ใช้สำหรับเทคโนโลยีดังกล่าวจะต้องเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วย แต่สารเคมีที่ใช้ในแบตเตอรี่ทั่วไป เช่น ลิเธียมไอออน อาจใช้เวลาหลายร้อยหรือหลายพันปีในการสลายตัว สารเคมีเหล่านี้มักกัดกร่อนและติดไฟได้ ในบางกรณี แบตเตอรี่อุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคติดไฟบนเครื่องบินหรือทำให้เกิดไฟไหม้ในพื้นที่ทิ้งขยะและพื้นที่รีไซเคิล
ด้วยกระบวนการทางเคมีและ กรดอะซิติก (Acetic acid) ที่มีตัวทำละลายเป็นน้ำ สามารถสังเคราะห์ Chitin เป็นเยื่อขนาดเล็กที่แน่นหนา และใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ได้ อิเล็กโทรไลต์คือของเหลว สิ่งที่มีลักษณะเหนียวคล้ายแป้งเปียก หรือเจล ภายในแบตเตอรี่ที่ช่วยให้ไอออน หรือ โมเลกุลที่มีประจุ เดินทางระหว่างปลายด้านหนึ่งกับอีกด้านหนึ่งของแบตเตอรี่ ทำให้เก็บพลังงานได้
ด้วยการรวม Chitosan electrolyte นี้เข้ากับสังกะสี ซึ่งเป็นโลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ที่มีราคาถูกและปลอดภัยมากขึ้น โดยทีมงานของ Liangbing Hu สามารถสร้างแบตเตอรี่ทดแทนได้
แบตเตอรี่ที่ได้ประหยัดพลังงาน 99.7% แม้ใช้งานแบตเตอรี่ 1,000 รอบ ซึ่งใช้เวลาประมาณ 400 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าสามารถชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็วโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานอย่างมีนัยสำคัญ Liangbing Hu กล่าว “ไม่ใช่เรื่องง่ายที่แบตเตอรี่จะทำงานที่ความหนาแน่นกระแสไฟสูง ประสิทธิภาพที่แสดงออกมาแสดงให้เห็นถึงข้อดีของวัสดุที่มีไคโตซานเป็นหลักในงานนี้”
แบตเตอรี่ที่ได้ไม่ติดไฟ และสองในสามของแบตเตอรี่ที่ทำจาก Chitosan สามารถสลายตัวในดินได้ เนื่องจากการย่อยสลายของจุลินทรีย์ในเวลาเพียงห้าเดือน ทิ้งสังกะสีที่รีไซเคิลได้ Antonio J Fernández Romero ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์สำหรับการผลิตพลังงานที่มหาวิทยาลัย Cartagena ในสเปน ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งนี้ กล่าวว่าสิ่งเหล่านี้เป็น “คุณสมบัติที่โดดเด่น” และกล่าวว่า “การออกแบบแบตเตอรี่ใหม่ที่เคารพต่อสิ่งแวดล้อม ราคาถูก และให้กำลังการคายประจุสูง เป็นหนึ่งในสิ่งสำคัญที่ต้องพัฒนาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า” เขาเสริมว่าความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพเป็นกุญแจสำคัญ และในระดับนี้ ระบบดูเหมือนจะทำงานได้ดีมาก แต่จะต้องได้รับการทดสอบในขนาดที่ใหญ่ขึ้นและภายใต้สภาวะการใช้งานเชิงพาณิชย์
การออกแบบนี้อาจปูทางสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงและยั่งยืนสำหรับการจัดเก็บพลังงานสีเขียว
เรียบเรียงจาก
https://www.theguardian.com/science/2022/sep/01/crab-lobster-shells-could-used-make-renewable-batteries