การผลิตเชื้อเพลิง ไฮโดรเจน

**Morgan6969** · 20-09-2011, 06:49

รู้ทันพลังงาน

ผศ.ดร.นวดล เหล่าศิริพจน์
บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม (JGSEE)

ด้วยราคาน้ำมันดิบที่พุ่งสูงขึ้น และปริมาณการสะสมน้ำมันดิบทั่วโลกที่เริ่มลดน้อยลง ส่งผลให้ในปัจจุบันการพัฒนาเชื้อเพลิงทางเลือกใหม่ (Alternative fuels) ขึ้นมาใช้แทนที่น้ำมันดิบเป็นสิ่งที่ประเทศพัฒนาแล้วต่าง ๆ ทั่วโลก เช่น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี อังกฤษ และญี่ปุ่น กำลังให้ความสนใจ และดำเนินงานวิจัยเพื่อสังเคราะห์เชื้อเพลิงประเภทใหม่จากวัตถุดิบต่าง ๆ กันอย่างแพร่หลาย

ตัวอย่างของเชื้อเพลิงสำคัญที่ทั่วโลก กำลังให้ความสนใจศึกษาและวิจัยอยู่ได้แก่ เชื้อเพลิง ไฮโดรเจน (Hydrogen) ซึ่งถูกนำไปใช้งานควบคู่กับเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cells) สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า และใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิงในรถยนต์ โดยเชื้อเพลิง ไฮโดรเจน (Hydrogen) สามารถสังเคราะห์ได้จากวัตถุดิบตามธรรมชาติหลากหลาย ประเภท อาทิ วัสดุชีวมวล ก๊าซชีวภาพ ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน ข้อดีของ ไฮโดรเจน (Hydrogen) คือ เป็นเชื้อเพลิงที่สะอาด โดยเฉพาะเมื่อใช้กับเซลล์เชื้อเพลิง จะไม่ก่อให้เกิดมลพิษใด ๆ รวมทั้งคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นต้นเหตุสำคัญของภาวะโลกร้อน

การ ผลิตเชื้อเพลิง ไฮโดรเจน (Hydrogen) สามารถทำได้หลายกระบวนการ แต่กระบวนการที่ปัจจุบันมีการศึกษาวิจัยมากที่สุดและได้รับการคาดหมายว่าจะ สามารถใช้จริงในเชิงพาณิชย์ได้ง่ายที่สุด คือ กระบวนการความร้อนเคมี (Thermo-chemical Processes) เช่น กระบวนการรีฟอร์มมิง (แปรรูป) ซึ่งแบ่งออกได้เป็นอีกหลายกระบวนการย่อยขึ้นอยู่กับสารที่ใช้
กระบวนการรีฟอร์มมิงหลัก ๆ ที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย คือ 1.กระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (steam reforming) ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพในการผลิต ไฮโดรเจน (Hydrogen) สูง แต่เสียค่าใช้จ่ายน้อย จึงถูกนำมาใช้ในทางการค้าแล้ว โดยหลักการของกระบวนการนี้คือ การป้อนไอน้ำ (steam) เข้าสู่ระบบเพื่อทำปฏิกิริยากับสารไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะก๊าซ เช่น ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซชีวภาพ และเอทานอล เป็นต้น โดย ไฮโดรเจน (Hydrogen) จะถูกดึงออกจากไอน้ำ (H2O) สารไฮโดรคาร์บอน (CH) ส่วนออกซิเจนที่เหลือจากน้ำและคาร์บอนที่เหลือจากไฮโดรคาร์บอนจะรวมตัวกันเป็นก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)

2. กระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide reforming หรือ Dry reforming) เป็นกระบวนการที่คล้ายคลึงกับกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ แต่จะต่างกันตรงที่ใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัตถุดิบ ข้อดีของกระบวนการนี้คือช่วยลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศ อีกทั้งยังควบคุมระบบการทำงานได้ง่ายกว่ากระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ แต่ข้อเสียคือ สัดส่วนของ ไฮโดรเจน (Hydrogen) ที่ได้จากกระบวนการนี้จะต่ำกว่ากระบวนการแรก และตัวเร่งปฏิกิริยาจะเสื่อมสภาพเร็วกว่าเนื่องจากจะมีคาร์บอนจากคาร์บอน ไดออกไซด์ไปเกาะอยู่ที่บริเวณผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา

3. กระบวนการออกซิเดชันบางส่วน partial oxidation) ซึ่งเป็นกระบวนการระหว่างสารไฮโดรคาร์บอนกับออกซิเจนกระบวนการนี้มีข้อได้ เปรียบกว่าสองกระบวนการแรก ตรงที่ไม่จำเป็นต้องป้อนพลังงานจากภายนอก เนื่องจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นแบบคายความร้อน ทำให้เกิดพลังงานขึ้นภายในระบบ แต่ข้อจำกัดของกระบวนการนี้คือ ปริมาณออกซิเจนที่ป้อนเข้าสู่ระบบต้องไม่สูงจนเกินไปเนื่องจากออกซิเจนที่ เหลือจากกระบวนการจะกลับมาทำปฏิกิริยากับ ไฮโดรเจน (Hydrogen) ที่ผลิตได้ กลายเป็นน้ำ ทำให้สูญเสียผลผลิต ไฮโดรเจน (Hydrogen)

นอกจากนั้น ข้อจำกัดที่สำคัญอีกประการของการใช้กระบวนการนี้ในเชิงพาณิชย์คือ ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการจะสูงกว่ากระบวนการรีฟอร์มมิงปกติ เนื่องจากต้องมีระบบแยกออกซิเจนจากอากาศก่อนป้อนเข้าสู่ระบบ เพราะหากไม่แยกออกซิเจนออก จะทำให้ปริมาณความเข้มข้นของ ไฮโดรเจน (Hydrogen) ที่ผลิตได้ลดลง เนื่องจากอากาศมีปริมาณไนโตรเจนสูง

และ 4. กระบวนการร่วมระหว่างกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำกับออกซิเดชันบางส่วน หรือที่เรียกกันว่า ออโตเทอร์มัลรีฟอร์มมิง (Autothermal reforming) ซึ่งเป็นกระบวนการใหม่ที่นำข้อดีของกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำและกระบวน การออกซิเดชันบางส่วนมารวมกันโดยการป้อนทั้งน้ำและออกซิเจนเพื่อทำปฏิกิริยา กับสารไฮโดรคาร์บอน ข้อดีของกระบวนการนี้คือ สามารถผลิต ไฮโดรเจน (Hydrogen) ได้ในอัตราส่วนที่มากกว่ากระบวนการออกซิเดชันบางส่วน และใช้พลังงานน้อยกว่ากระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ ในปัจจุบันกระบวนการดังกล่าวกำลังเป็นที่นิยมและเริ่มมีการใช้งานจริงในเชิง พาณิชย์อย่างแพร่หลาย

อย่างไรก็ดีประเทศไทยมีข้อ ได้เปรียบในการใช้เทคโนโลยีเชื้อเพลิง ไฮโดรเจน (Hydrogen) คือมีแหล่งเชื้อเพลิงที่ สามารถใช้ผลิต ไฮโดรเจน (Hydrogen) ได้มากมาย เช่น ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซชีวภาพ วัสดุชีวมวล ถ่านหินหรือแม้แต่เอทานอลจากพืช

หากประเทศไทย สามารถพัฒนาเทคโนโลยีในการเปลี่ยนวัตถุดิบดังกล่าวไปเป็นก๊าซ ไฮโดรเจน (Hydrogen) เพื่อใช้งานในเซลล์เชื้อเพลิงได้ ถึงแม้ในอนาคตประเทศไทยต้องซื้อเทคโนโลยีเชื้อเพลิงจากต่างประเทศเข้ามา ก็จะเป็นการลดต้นทุนด้านพลังงานของประเทศได้อย่างมากมายอีกทั้งการพัฒนา เทคโนโลยีการแปรสภาพเชื้อเพลิงขึ้นมาเองเพื่อใช้กับวัตถุดิบที่มีอยู่ใน ประเทศ จะทำให้ประสิทธิภาพของระบบโดยรวม สูงกว่าการซื้อเทคโนโลยีทั้งระบบมาจากต่างประเทศ เนื่องจากคุณสมบัติที่แตกต่างกันของวัตถุดิบในแต่ละประเทศ

อย่าง ไรก็ตาม การใช้เชื้อเพลิง ไฮโดรเจน (Hydrogen) อย่างกว้างขวางในเชิงพาณิชย์เป็นเรื่องที่ยังต้อง ใช้เวลาพัฒนาอีกค่อนข้างยาวนาน เนื่องจากต้นทุนของเซลล์เชื้อเพลิงยังสูงมาก อีกทั้งยังต้องมีการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการขนถานและกักเก็บ ไฮโดรเจน (Hydrogen) ซึ่งต้องใช้ต้นทุนสูงเช่นกัน

หมายเหตุ : บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมได้รับการสนับสนุนจากโครงการ พัฒนาบัณฑิตศึกษาและวิจัยด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา และจากสำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน บทความนี้เป็นความเห็นของผู้เขียน ซึ่งไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับความเห็นของหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง

หนังสือพิมพ์โพสต์ทูเดย์
ฉบับประจำวันจันทร์ที่ 3 ธันวาคม พ.ศ.2550 หน้า B6

ผลการทดสอบ A-TECH HYDRO
กับรถบรรทุกดีเซล บริษัท สหฟาร์ม จำกัด

เส้นทางกรุงเทพ(ราม)-ลพบุรี-พัทยา(สุขาวดี)-กรุงเทพ(ราม)
ระยะทางประมาณ 600 กิโลเมตร/วัน
ทดสอบกับรถบรรทุก ISUZU ดีเซล

รายละเอียด

ใช้ดีเซลอย่างเดียว

ใช้ดีเซลร่วมกับ
A-TECH HYDRO

ระยะทางการใช้งาน

600 กม./วัน

600 ก.ม./วัน

ปริมาณการใช้ดีเซล

200 ลิตร/วัน

150 ลิตร/วัน

ราคาดีเซล

28.19 บาท/ลิตร

28.19บาท/ลิตร

ค่าใช้จ่ายการใช้ดีเซลต่อวัน

5,638 บาท

4,228 บาท

การใช้ A-TECH HYDRO สามารถประหยัดได้ 25% หรือ 1,410 บาท/วัน/คัน
การใช้ A-TECH HYDRO สามารถประหยัดได้ 514,650 บาท/ปี/คัน

ติดตั้งในรถแท็กซี่ใช้ NGV

แท็กซี่ใช้ NGV พอใช้ไฮโดรเจนเข้าช่วย สามารถช่วยประหยัดและส่งผลดีต่อเครื่องยนต์ดังนี้

NGV 1 ถัง วิ่งได้ประมาณ 180 ก.ม.

ใช้ไฮโดรเจนเข้าร่วมสามารถวิ่งได้ 250 ก.ม.

วิ่งได้ระยะทางเพิ่มขึ้น 70 ก.ม.

หรือเพิ่มขึ้นประมาณ 38%

ช่วยลดความร้อนของเครื่องยนต์ได้มากขึ้น เท่ากับเป็นการยืดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์
ความแรงของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น
ลดมลภาวะเป็นพิษ

ผลการทดสอบ A-TECH HYDROกับรถบรรทุกที่ใช้ NGV

ทดสอบกับ บริษัท ท่าทราย ซายหงส์ จำกัด จ.นครสวรรค์ ขนส่ง หิน และทราย จาก นครสวรรค์ เพชรบูรณ์ และพื้นที่ใกล้เคียง ระยะทางประมาณ 450 กิโลเมตร/วัน

ทดสอบกับรถบรรทุก 10 ล้อ Nissan UD ทะเบียน 81 4844 ติดตั้ง NGV 10 ถัง ขนาด 145 ลิตร/ถัง

รายละเอียด

ใช้ NGV อย่างเดียว

ใช้ NGV ร่วมกับ A-TECH HYDRO

ระยะทางการใช้งาน

ปริมาณการสิ้นเปลือง NGV

ราคา NGV

ค่าใช้จ่ายการใช้ NGV ต่อวัน

450 กม./วัน

2 กม./กิโลกรัม

8.50 บาท/กิโลกรัม

1,912 บาท

450 ก.ม./วัน

2.8 กม./กิโลกรัม

8.50 บาท/กิโลกรัม

1,366 บาท

การใช้ A-TECH HYDRO สามารถประหยัดได้ 29% หรือ 546 บาท/วัน/คัน

การใช้ A-TECH HYDRO สามารถประหยัดได้ 199,290 บาท/ปี/คัน

บริษัท ท่าทราย ซายหงส์ จำกัด มีรถที่ใช้ NGV ทั้งสิ้น 4 คัน

และสามารถประหยัดได้การใช้ NGV ได้ทั้งสิ้น

797,160 บาท/ปี

เครื่องผลิต ไฮโดรเจน (Hydrogen) สำหรับรถ
เครื่องผลิต ไฮโดรเจน (Hydrogen) ของเรานั้นผลิตจากแผ่นเซลส์โลหะชนิดพิเศษโดยมีลักษณะเป็นทรงกระบอก ทำให้ติดตั้งได้ง่ายและมีความแข็งแรงทนทานต่อสภาพการใช้งานในรูปแบบต่างๆ เครื่องผลิต ไฮโดรเจน (Hydrogen) ของเรานั้นสามารถใช้ร่วมกับเชื้อเพลิงในชนิดต่างๆเช่น เบนซิน ดีเซล LPG NGV

ผลงานการติดตั้งในรถประเภทต่างๆ

ผลงานการติดตั้ง รถใช้น้ำ รถยนต์ไฮโดรเจน ในต่างประเทศ

ผลิตภัณฑ์ของเรา ได้รับการยอมรับจากประเทศ ทีมงานของเราเคยเดินทางไปติดตั้ง A-TECH HYDRO ณ ประเทศจีนและสิงคโปร์...

ความปลอดภัยในการใช้งาน รถใช้น้ำ รถยนต์ไฮโดรเจน
1.ผลิตก๊าซขึ้นมาตามการใช้งานเท่านั้น
2.ไม่ต้องใช้ถังในการจัดเก็บ
3.มีระบบการตัดกระแสไฟฟ้า เมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ในขณะผลิตก๊าซ