ปัญหาสำคัญของมนุษยชาติในศตวรรษที่ 21 : การพัฒนาแบตเตอรี่ให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าในปัจจุบันนี้

ยี่สิบปีผ่านมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 21 เมื่อเทียบกับสหัสวรรษที่แล้ว ชีวิตของเราเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ที่จริง สิ่งที่ควรกล่าวถึงก็คือความนิยมในการใช้สมาร์ทโฟน คุณอาจยังไม่รู้ถึงเงื่อนไขพื้นฐานที่สำคัญของการกำเนิดสมาร์ทโฟน ซึ่งก็คือ มนุษย์ได้คิดค้นแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีน้ำหนักเบาและทนทาน

ภาพโดย Anastasia Gepp จาก Pixabay

อย่างไรก็ตาม หลายปีที่ผ่านไปตั้งแต่มีการประดิษฐ์แบตเตอรี่ลิเธียม จนถึงขณะนี้ มนุษย์ยังไม่มีแบตเตอรี่รุ่นที่มีประสิทธิภาพสูงกว่านี้อีกเลย ยิ่งกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่มีแม้แต่การค้นคว้าเกี่ยวกับเรื่องนี้เพิ่มเติม ในยุคของสมาร์ทโฟน แบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง ไม่เพียง แต่สำหรับสมาร์ทโฟนหรือโน้ตบุ๊กเท่านั้น แต่ยังสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคตอีกด้วย

 ภาพโดย StockSnap จาก Pixabay

ถ้าเรามีแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูง เราสามารถใช้งานโทรศัพท์มือถือของเราสำหรับ VR และแม้แต่ประสบการณ์ความบันเทิง AR ปัญหาสำคัญที่ต้องแก้ไขคือการเพิ่มความจุของแบตเตอรี่และการย่อขนาดแบตเตอรี่เล็ดลงให้มากที่สุด แบตเตอรี่พลังงานเคมีมีข้อจำกัด ซึ่งหลักการพื้นฐานของแบตเตอรี่ลิเธียมคือการแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า ในส่วนของสมาร์ทโฟนและรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียมได้มาถึงขีดจำกัดแล้ว และการปรับปรุงให้ดีไปกว่านี้นั้นมีโอกาสเป็นไปได้น้อยมาก

 ภาพโดย Денис Марчук จาก Pixabay

จนถึงปัจจุบันนี้ ลิเธียมยังคงเป็นวัตถุดิบพื้นฐานที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ เป็นพื้นฐานสำหรับการย่อขนาดแบตเตอรี่ แต่ไม่สามารถนำพลังงานที่เพียงพอมาสู่มนุษยชาติได้ นี่เป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญของมนุษยชาติในศตวรรษที่ 21 ใครก็ตามที่สามารถหาวัตถุดิบหลักสำหรับแบตเตอรี่รุ่นต่อไปได้สามารถเริ่มต้นยุคใหม่ได้ นี่คือความสำเร็จที่มีโอกาสได้รับรางวัลโนเบลเลยทีเดียว

กราฟีนอาจเป็นวัสดุที่ดี แต่มนุษย์ยังไม่รู้อะไรเกี่ยวกับการใช้กราฟีนทำแบตเตอรี่ เมื่อเทียบกับลิเธียมราคาถูก กับราคาของกราฟีนที่สูงกว่าทองคำ 6 หรือ 7 เท่า ซึ่งต้องการให้แบตเตอรี่แบบใหม่แพร่หลาย ประเมินว่าอาจจะต้องใช้เวลาอีกนานกว่าจะถึงวันนั้น

หมายเหตุ

 ภาพโดย Jan Vašek จาก Pixabay

VR - ความเป็นจริงเสมือน (virtual reality, VR) คือทัศนียภาพรอบทิศทางที่สร้างขึ้นโดยคอมพิวเตอร์ จำลองและถ่ายทอดความรู้สึกและประสบการณ์ดั่งอยู่ในโลกเสมือนจริง การรับชมความเป็นจริงเสมือนจำเป็นต้องมีอุปกรณ์รับชมซึ่งรับสัญญาณมาจากคอมพิวเตอร์

 ภาพโดย dlohner จาก Pixabay

AR - ความเป็นจริงเสริมหรือความเป็นจริงแต่งเติม (AR : Augmented Reality Technology) เป็นเทคโนโลยีที่ผสมผสานระหว่างความเป็นจริง และ โลกเสมือนที่สร้างขึ้นมาผสานเข้าด้วยกันผ่านซอฟต์แวร์และอุปกรณ์เชื่อมต่อต่าง ๆ ซึ่งถือว่าเป็นการสร้างข้อมูลอีกข้อมูลหนึ่งที่เป็นส่วนประกอบบนโลกเสมือน (virtual world) เช่น ภาพกราฟิก วิดีโอ รูปทรงสามมิติ และข้อความ ตัวอักษร ให้ผนวกซ้อนทับกับภาพในโลกจริงที่ปรากฏบนกล้อง

ลิเทียม (Lithium) เป็นธาตุมีสัญลักษณ์ Li และเลขอะตอม 3 ในตารางธาตุ ตั้งอยู่ในกลุ่ม 1 ในกลุ่มโลหะอัลคาไล ลิเทียมบริสุทธิ์ เป็นโลหะที่อ่อนนุ่ม และมีสีขาวเงิน ซึ่งถูกออกซิไดส์เร็วในอากาศและน้ำ ลิเทียมเป็นธาตุของแข็ง ที่เบาที่สุด และใช้มากในโลหะผสมสำหรับการนำความร้อน ในแบตเตอรี่ไฟฟ้า ถ่านไฟฉายและเป็นส่วนผสมในยาบางชนิดที่เรียกว่า "mood stabilizer"

แกรฟีน (Graphene) หรือ แกรฟีน เป็นรูปแบบหนึ่งของผลึกคาร์บอน เคียงข้างกับ เพชร, กราไฟท์, ท่อนาโนคาร์บอนและฟูลเลอรีน โดยที่ อะตอมของคาร์บอนจะเรียงตัวในรูปแบบหกเหลี่ยมรังผึ้งทั่วไป แกรฟีนสามารถอธิบายได้ว่า เป็นชั้นหนาเพียงอะตอมเดียวของแร่แกรไฟต์ที่เป็นชั้นๆ กราฟีนที่มีคุณภาพสูง มีความแข็งแรงมาก น้ำหนักเบา (แกรฟีนขนาด 1 ตารางเมตรมีน้ำหนักเพียง 0.77 มิลลิกรัมเท่านั้น) เกือบโปร่งใส และเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี การที่มันมีปฏิสัมพันธ์ที่ดีกับวัสดุอื่นๆ และกับแสง, และการที่โดยธรรมชาติเป็นแบบสองมิติของมัน ทำให้มันมีคุณสมบัติเฉพาะที่ไม่เหมือนใคร