แบตเตอรี่แบบไหล: ลิเทียมช่วยเพิ่มการละลายของสารกักเก็บประจุ

แบตเตอรี่แบบไหลอาจช่วยเก็บไฟฟ้าจากโซลาร์ไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีแดด แต่การเพิ่มพลังงานต่อปริมาตรสารละลายยังเป็นโจทย์สำคัญ งานวิจัยใหม่พบว่าสารเฟอร์โรไซยาไนด์ที่ใช้ลิเทียมละลายได้ 2.83 โมลต่อลิตรในสภาวะด่างจัด เทียบกับ 0.46 และ 0.36 โมลต่อลิตรในสูตรโซเดียมและโพแทสเซียมเดี่ยวตามลำดับ ผลนี้เป็นความก้าวหน้าระดับห้องปฏิบัติการ ไม่ใช่หลักฐานว่าแบตเตอรี่ทั้งระบบเก็บไฟได้เพิ่มขึ้น 6–8 เท่าหรือพร้อมขายในไทย

ลิเทียมช่วยเพิ่มการละลายในสารละลายด่าง

ทีมจาก Purdue University, Stony Brook University และ Pacific Northwest National Laboratory ศึกษาสารคู่เฟอร์ริไซยาไนด์และเฟอร์โรไซยาไนด์สำหรับแบตเตอรี่แบบไหล โดยเปลี่ยนไอออนคู่จากโซเดียมหรือโพแทสเซียมเป็นลิเทียม บทความวิจัยใน Angewandte Chemie International Edition เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อ 22 กันยายน 2569 และมหาวิทยาลัย Stony Brook รายงานผลเมื่อ 4 พฤศจิกายน 2569

ในการเปรียบเทียบสารเฟอร์โรไซยาไนด์ที่ pH 14 ทีมวัดค่าการละลายของสูตรลิเทียมได้ 2.83 โมลต่อลิตร เทียบกับสูตรโซเดียม 0.46 และโพแทสเซียม 0.36 โมลต่อลิตร หรือประมาณ 6.2 และ 7.9 เท่าตามลำดับ ค่านี้เป็นการเปรียบเทียบสารละลายในสภาวะทดลองที่ระบุ ไม่ใช่ค่าความจุไฟฟ้าที่ส่งออกจากระบบติดตั้งจริง และงานเดียวกันรายงานสูตรผสมโซเดียม–โพแทสเซียมที่ 1.52 โมลต่อลิตร

ความจุสารละลายไม่เท่าความจุทั้งระบบ

แบตเตอรี่แบบไหลเก็บสารออกฤทธิ์ไว้ในถังของเหลวและสูบผ่านเซลล์ไฟฟ้าเคมี โดยขนาดถังและปริมาณสารละลายมีผลต่อพลังงานที่เก็บได้ ส่วนขนาดชุดเซลล์มีผลต่อกำลังไฟฟ้า การละลายได้มากขึ้นจึงเปิดทางให้เพิ่มปริมาณสารออกฤทธิ์ต่อปริมาตร แต่พลังงานใช้งานจริงยังขึ้นกับสารอีกฝั่ง แรงดัน ประสิทธิภาพ และอุปกรณ์ประกอบด้วย

งานนี้ไม่ได้เป็นการใช้ลิเทียมในเฟอร์โรไซยาไนด์ครั้งแรก: งานวิจัยปี 2566 เคยศึกษาสารชนิดนี้แล้ว จุดเพิ่มของงานปี 2569 คือการตรวจกลไกการละลายและการเสื่อมในสภาวะด่างจัด รวมถึงการทดลองเซลล์แบบไหลร่วมกับสารอีกขั้ว

ความหนืดและความทนทานยังต้องพิสูจน์

สารละลายที่เข้มข้นขึ้นมีข้อแลกเปลี่ยนด้านการไหล: งานวิจัยวัดความหนืดของสารลิเทียมเฟอร์ริไซยาไนด์ในด่างเพิ่มจาก 2.5 เซนติพอยส์ที่ความเข้มข้น 1 โมลต่อลิตร เป็น 9.3 เซนติพอยส์ที่ 2 โมลต่อลิตร ความหนืดที่เพิ่มขึ้นอาจเพิ่มแรงต้านการไหลและกระทบสมรรถนะ จึงไม่ควรเลือกความเข้มข้นจากค่าการละลายสูงสุดเพียงอย่างเดียว

ทีมทดสอบเซลล์ในห้องปฏิบัติการและพบว่าสภาวะด่างมีผลต่อเสถียรภาพของสารแต่ละฝั่งต่างกัน โดยช่วยเพิ่มเสถียรภาพของพอลิซัลไฟด์ แต่กระทบความทนทานทางเคมีของเฟอร์โรไซยาไนด์ ยังต้องประเมินอายุใช้งาน ความปลอดภัย ต้นทุนรวม และการทำงานในระดับระบบก่อนสรุปความคุ้มค่าเชิงพาณิชย์

ผู้ใช้โซลาร์ไทยควรติดตามอะไร

สำหรับโรงงานหรือผู้พัฒนาโซลาร์ในไทย งานนี้เป็นแนวทางวิจัยสำหรับระบบกักเก็บไฟฟ้าอยู่กับที่ในอนาคต ไม่ใช่ตัวเลือกจัดซื้อที่พิสูจน์แล้ว หากมีการพัฒนาต่อ ควรรอข้อมูลการทดสอบระดับระบบ ต้นทุนต่อพลังงานที่จ่ายได้ตลอดอายุใช้งาน การบำรุงรักษา และความเหมาะสมกับสภาพติดตั้งจริงก่อนเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ที่มีจำหน่าย

สรุปเชิงวิศวกรรม

ลิเทียมช่วยให้เฟอร์โรไซยาไนด์ละลายในด่างจัดได้มากกว่าสูตรโซเดียมหรือโพแทสเซียมเดี่ยวในการทดลอง แต่ผลดังกล่าวยังไม่ใช่ตัวเลขประสิทธิภาพ ต้นทุน หรืออายุใช้งานของระบบเชิงพาณิชย์ ความหนืดและเสถียรภาพของสารทั้งสองฝั่งเป็นเงื่อนไขสำคัญที่ต้องทดสอบต่อ

อ้างอิง

• Boosting Charge Storage in Ferri/Ferrocyanide-Based Alkaline Redox Flow Batteries — Khabbaz และคณะ, Angewandte Chemie International Edition (22 กันยายน 2569), DOI: 10.1002/anie.3588313 — เข้าถึงเมื่อ 5 พฤศจิกายน 2569
• Researchers Strive to Make Renewable Energy More Affordable — Stony Brook University (4 พฤศจิกายน 2569) — เข้าถึงเมื่อ 5 พฤศจิกายน 2569
• Lithium Ferrocyanide Catholyte for High-Energy and Low-cost Aqueous Redox Flow Batteries — Li และคณะ (2566), DOI: 10.1002/anie.202304667 — เข้าถึงเมื่อ 5 พฤศจิกายน 2569