Page 7 - จดหมายข่าว วช 146
P. 7
งานวิจัย : อุตสาหกรรม
การพัฒนาเครื่องผลิตรีดิวซกราฟนออกไซด
การพัฒนาเครื่องผลิตรีดิวซกราฟนออกไซด
การพัฒนาเครื่องผลิตรีดิวซกราฟนออกไซด
เพื่อรองรับความตองการของอุตสาหกรรมแหงอนาคต
ดร.วิภารัตน ดีออง ผูอํานวยการสํานักงานการวิจัยแหงชาติ ไดกลาวถึง
วัสดุรีดิวซกราฟนออกไซด (Reduced Graphene oxide, RGO) วา เปนวัสดุที่มี
ความสําคัญอยางมากในอุตสาหกรรมตาง ๆ ในอนาคต เชน วัสดุผลิตหมึกนําไฟฟา โดยอลูมินา-กราฟนที่ผลิตขึ้น สามารถนําไปใชเปนเมมเบรนสําหรับแยก
สําหรับวงจรอิเล็กทรอนิกสสมัยใหม วัสดุโปรงแสงนําไฟฟา วัสดุผสมเสริมความ กาซไฮโดรเจนออกจากกาซผลิตภัณฑจากกระบวนการแกสซิฟเคชันของชีว
แข็งแรงในโพลิเมอร ซีเมนต ยางพารา วัสดุทางการแพทย การนําสงยา ตานแบคทีเรีย มวลหรือวัสดุเหลือใชจากการเกษตรในประเทศไทย เพื่อเพิ่มมูลคาใหวัสดุ
เสริมแรงไหมเย็บแผล วัสดุผลิตไฟฟาโซลาเซลล ตัวกักเก็บพลังงาน ทําขั้วแบตเตอรี่ เหลือทิ้ง และใชเปนแหลงพลังงานทดแทน ขณะเดียวกันอลูมินา-กราฟน
ตัวเก็บประจุยิ่งยวด เสริมความแข็งแรงเสื้อเกราะกันกระสุน และตัวตรวจวัดตาง ๆ แต ยังสามารถนําไปใชเปนเมมเบรนเพื่อกําจัดกาซพิษไฮโดรเจนซัลไฟด (H2S)
วัสดุรีดิวซกราฟนออกไซดยังมีราคาที่สูง เนื่องจากมีกระบวนการสังเคราะหที่ซับซอน จากโรงงานอุตสาหกรรมที่จะปลอยออกสูสิ่งแวดลอมได ซึ่งจากการศึกษา
และสามารถเตรียมไดในปริมาณที่นอย กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร วิจัย พบวาการเติมกราฟนในปริมาณที่เพิ่มขึ้นจะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพ
และนวัตกรรม โดยสํานักงานการวิจัยแหงชาติ (วช.) ตระหนักถึงความสําคัญของ การเลือกผานไฮโดรเจน และกําจัด H2S ไดดีขึ้น ที่ผานมากราฟนออกไซด
การพัฒนาวัสดุรีดิวซกราฟนออกไซด ซึ่งเปนวัสดุแหงอนาคตที่จะชวยเพิ่มขีดความ ยังตองนําเขาและมีราคาแพง หากทําการผลิตไดเองเปนจํานวนมากก็จะ
สามารถดานนวัตกรรม เทคโนโลยี และเชื่อมโยงองคความรูสูการขับเคลื่อนธุรกิจใหม สามารถนํากราฟนมาประยุกตใชได เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแกเมมเบรน
หรือ New S-Curve ใหกับประเทศไทย จึงไดใหทุนสนับสนุนการวิจัยประจําป 2563 ในตนทุนที่ถูกลงได
แกโครงการ “การพัฒนาเครื่องผลิตรีดิวซกราฟนออกไซดและการประยุกตใช โครงการวิจัยจึงมุงเนนทําการศึกษาการผลิตเมมเบรนชนิดใหม
รีดิวซกราฟนออกไซดผลิตอลูมินา-รีดิวซกราฟนออกไซดเมมเบรน แยกกาซ ที่ทําจากเซรามิกชนิดอลูมินา ซึ่งมีสมบัติทางกลที่ดีและราคาไมแพง และ
ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ และกําจัดไฮโดรเจนซัลไฟด” ซึ่งมี รองศาสตราจารย ดร.เชรษฐา ทําการเติมกราฟนเขาไปเพื่อปรับปรุงสมบัติในการเลือกผานและไหลผาน
รัตนพันธ แหง สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง เปนหัวหนา ของกาซไฮโดรเจน โดยจะทําการศึกษาอิทธิพลของปริมาณกราฟนที่เติม
โครงการ วิจัยฯ เพื่อใหสามารถเตรียมวัสดุรีดิวซกราฟนออกไซดไดเองภายใน เขาไปตอความสามารถในการขึ้นรูปโดยวิธีเผาผนึกเปนเซรามิกเมมเบรน
ประเทศไทย และเพียงพอตอความตองการในระดับอุตสาหกรรมในอนาคต แบบรูพรุน และทําการปริมาณการเติมกราฟนที่เหมาะสมเพื่อใหไดเซรามิก
รองศาสตราจารย ดร.เชรษฐา รัตนพันธ หัวหนาหนวยวิจัยและ เมมเบรนที่มีประสิทธิภาพ เทียบเทาหรือดีกวาพลาเดียมเมมเบรน รวมถึง
นวัตกรรมดานวัสดุอัจฉริยะ ภาควิชาฟสิกส คณะวิทยาศาสตร สถาบันเทคโนโลยี ศึกษาความเปนไปไดในการนําอลูมินา-กราฟนเมมเบรนมาใชการกําจัด
พระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง หัวหนาโครงการวิจัยฯ ไดกลาวถึง กาซพิษ H2S
การดําเนินโครงการวิจัยฯ ไววา ทีมวิจัยไดมีการพัฒนาตนแบบเครื่องผลิตรีดิวซ โดยในงานวิจัยนี้ไดมีการนําเอากราฟนออกไซดที่ไดผลิตขึ้นมา
กราฟนออกไซดขนาดกึ่งอุตสาหกรรมขนาดเล็ก ดวยวิธีการออกซิเดชัน–รีดักชัน ไปทดลองประยุกตใชในการผลิตเมมเบรนสําหรับใชแยกกาซไฮโดรเจน
ทางเคมี โดยขยายขนาดกําลังผลิต จากเดิม 2 ลิตร (40 กรัมผง) ไปเปนขนาด โดยกระบวนการผลิตคอมพอสิตเมมเบรนชนิดอลูมินา-กราฟนออกไซด
กําลังผลิต 5 ลิตร (80 กรัมผง) ตอรอบการผลิต ซึ่งมีการวางแปลนการสราง ซึ่งการวิจัยนี้สามารถทําไดโดยกระบวนการที่ไมยุงยากซับซอน มีการนํา
เครื่องตนแบบผลิตรีดิวซกราฟนออกไซดระดับกึ่งอุตสาหกรรม ที่สามารถผลิตได สารตั้งตนคืออลูมินา ผสมกับกราฟนออกไซดในอัตราสวน 0.5–5.0 wt%
ทั้งวัสดุกราฟนออกไซดและรีดิวซกราฟนออกไซดในขั้นตอนเดียว เครื่องตนแบบ แลวทําการเผาผนึกที่อุณหภูมิ 1,600 องศาเซลเซียส เปนเวลา 1 ชั่วโมง
ดังกลาวจะมีการติดตั้งภายในหองหนวยวิจัยและนวัตกรรมดานวัสดุอัจฉริยะ จากผลการทดสอบทางกายภาพ ทางกล และสมบัติการเลือกผานของกาซ
ภาควิชาฟสิกส คณะวิทยาศาสตร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมกลาเจาคุณทหาร พบวา อลูมินา-กราฟนออกไซดคอมพอสิตที่มีสวนผสมของกราฟนออกไซด
ลาดกระบัง ในปริมาณ 5 wt% มีแนวโนมเหมาะกับการนําไปใชงานไดดี โดยคาการ
นอกจากนี้ ยังมีการวิจัยในสวนที่ขนานกับการสรางตนแบบเครื่องผลิต ซึมผานของกาซไฮโดรเจนอยูที่ 2.85 x 10-4 mol m-2 s-1 Pa-1 และมีคาการ
รีดิวซกราฟนออกไซด โดยเปนการพัฒนาวัสดุคอมโพสิตอลูมินา-กราฟน เลือกผานเปน 5.1 เมื่อทดสอบที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ประสิทธิภาพการ
สําหรับใชผลิตกาซไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง และกําจัดไฮโดรเจนซัลไฟด ซึมผานของกาซไฮโดรเจนของเมมเบรนที่ผลิตขึ้นนี้มีคาใกลเคียงกับของพลาเดีย
มเมมเบรนที่มีขายเชิงพาณิชย โดยมีตนทุนการผลิตตํ่ากวาถึงประมาณ 3 เทา
แตการเลือกผานนั้นยังตองมีการปรับปรุง
ในสวนการศึกษาความสามารถในการดูดซับกาซไฮโดรเจนซัลไฟดนั้น
คอมพอสิตที่เติมกราฟนในปริมาณ 3 wt% เผาที่อุณหภูมิ 1500 องศาเซลเซียส
เปนเวลา 2 ชั่วโมง มีประสิทธิภาพสูงสุด โดยมีคา Breakthrough time คือ
31 นาที และ H2S breakthrough capacity คือ 0.43 mg/g จากผลการ
ทดลองเบื้องตน เมมเบรนอลูมินา-กราฟนออกไซดคอมพอสิตที่ผลิตขึ้นจาก
งานวิจัยนี้ สามารถนําไปพัฒนาตอยอดเพื่อประยุกตใชในการแยกกาซไฮโดรเจน
จากกระบวนการเผาชีวมวลโดยกระบวนการแกสซิฟเคชั่น และกําจัดกาซ
ไฮโดรเจนซัลไฟดได
สํานักงานการวิจัยแหงชาติ (วช.)
National Research Council of Thailand (NRCT) 7
