สถานการณ์ความต้องการใช้พลังงานของโลกในปัจจุบันมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้น รวมถึงประเทศไทยเองที่ปัจจุบันมีการเติบโตของภาคอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง ผลกระทบที่ตามมา คือ ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลต่างๆ เช่น ปิโตรเลียม ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหินที่ปล่อยออกมาจากภาคอุตสาหกรรมและระบบขนส่งก็เพิ่มสูงขึ้นด้วย จากข้อมูลของ Carbon Dioxide Information Analysis Center แสดงให้เห็นว่าปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่อประชากรทั่วโลกได้เพิ่มขึ้นจาก 0.63 ตันต่อปีในปี พ.ศ. 2493 เป็น 1.23 ตันต่อปีในปี พ.ศ. 2550 คิดเป็นอัตราการเพิ่มเฉลี่ยร้อยละ 1.14 ต่อปี
อย่างไรก็ตาม หากเชื้อเพลิงฟอสซิลเกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ จะก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ตามมา เช่น คาร์บอนมอนนอกไซด์ และสารประกอบออกไซด์ไนโตรเจน (NOx) หรือซัลเฟอร์ (SOx) รูปแบบต่างๆ ดังนั้นการหาพลังงานทางเลือกรูปแบบอื่นๆ ที่เป็นพลังงานสะอาดมาทดแทนการใช้พลังงานจากแหล่งฟอสซิลถือเป็นหนทางหนึ่งที่ควรนำมาใช้แก้ปัญหานี้
พลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen, H2) ถือได้ว่าเป็นพลังงานเชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพสูง สะอาด และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ได้รับการคาดหมายและยอมรับว่าจะเป็นแหล่งของพลังงานเชื้อเพลิงที่สำคัญอย่างมากในอนาคต ทั้งนี้เนื่องจากไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อเกิดการเผาไหม้กับก๊าซออกซิเจน โดยจะมีเพียงไอน้ำเป็นผลพลอยได้ ซึ่งแตกต่างจากเชื้อเพลิงอื่นๆ ที่ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการทำให้โลกร้อนขึ้น
ก๊าซไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่เล็กที่สุด เป็นธาตุที่พบตามธรรมชาติในรูปของสารประกอบต่างๆ เช่น ก๊าซธรรมชาติ เมทานอล ถ่านหิน ชีวมวล และนํ้า บรรยากาศในโลกมีก๊าซไฮโดรเจนประมาณ 0.1 ppm. มีความแข็งแรงในการยึดโมเลกุล เท่ากับ 436 kJ/mol (104 kcal/mol) ดังนั้น เมื่อต้องการให้ไฮโดรเจนโมเลกุลทำปฏิกิริยา จึงต้องใช้พลังงานเพื่อทำลายความแข็งแรงในการยึดโมเลกุลดังกล่าว เช่น เพิ่มอุณหภูมิ ใช้สารเร่งปฏิกิริยา เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ก๊าซไฮโดรเจนให้พลังงานต่อหน่วยน้ำหนักสูงสุดในบรรดาเชื้อเพลิงทั้งหมด คือ ประมาณ 120 MJ/kg (เทียบกับ 50 MJ/kg สำหรับมีเทน หรือ 44.4 MJ/kg สำหรับแก๊สโซลีน)
การผลิตก๊าซไฮโดรเจน หรือการสกัดไฮโดรเจนให้อยู่ในรูปก๊าซไฮโดรเจนจากสารประกอบที่เป็นวัตถุดิบมีหลายวิธี ได้แก่ สตีมรีฟอร์มเมชัน แก๊สซิฟิเคชัน และพาเชียลออกซิเดชัน ซึ่งทั้ง 3 วิธีดังกล่าวนั้นต้องอาศัยวัตถุดิบ คือ ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน และชีวมวล ในการผลิตก๊าซไฮโดรเจน อย่างไรก็ดี ยังมีกระบวนการผลิตก๊าซไฮโดรเจนด้วยกระบวนการ “แยกน้ำโดยไฟฟ้า” โดยอาศัยหลักการทางเคมีไฟฟ้า และใช้น้ำเป็นวัตถุดิบในกระบวนการ ซึ่งจะไม่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า มีเพียงก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่ขั้วคาร์โทดและก๊าซออกซิเจนที่ขั้วแอโนด
ก๊าซไฮโดรเจนจึงสามารถแยกได้จากน้ำที่มีอยู่อย่างมหาศาลบนผิวโลก และเมื่อนำไปใช้แล้วเกิดกระบวนการเผาผลาญก็จะได้น้ำกลับคืนมาสู่ธรรมชาติอีกเช่นเดิม เนื่องจากลักษณะทางเคมีของน้ำมีส่วนประกอบเพียง 2 ส่วน คือ ไฮโดรเจน และออกซิเจนเท่านั้น จึงไม่สามารถเกิดก๊าซเสียหรือเขม่าควันจากคาร์บอน ซึ่งแตกต่างกับการเผาไหม้โดยน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติชนิดอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็นเอ็นจีวี แอลพีจี ฯลฯ ที่เมื่อเกิดการเผาไหม้ขึ้นแล้ว สิ่งที่ปล่อยออกมากลับกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
ดังนั้น สิ่งที่ทำให้พลังงานไฮโดรเจนโดดเด่นและเป็นที่จับตายิ่งกว่าพลังงานชนิดอื่นๆ ก็เพราะได้มีการค้นพบแล้วว่า พลังงานชนิดนี้เป็นพลังงานสะอาดที่ไม่มีวันหมดไปจากโลก ขณะนี้นักวิจัยทั่วโลกให้ความสนใจเป็นอย่างมากในการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) จากไฮโดรเจนเพื่อมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง เช่น ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับครัวเรือน เครื่องยนต์ต่างๆ พลังงานไฮโดรเจนจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ทดแทนพลังงานดั้งเดิมได้
สำหรับประเทศไทย ภาครัฐได้ริเริ่มและให้ความสำคัญกับพลังงานไฮโดรเจน โดยกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน ได้กำหนดแผนยุทธศาสตร์ด้านพลังงานไฮโดรเจนและเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงไว้ โดยวางวิสัยทัศน์ไว้ว่า “พลังงานไฮโดรเจน เป็นพลังงานทางเลือกที่สะอาด มีความยืดหยุ่น ผลิตได้จากแหล่งทรัพยากรที่มีอยู่มากมายในประเทศโดยมีการใช้อย่างปลอดภัยในทุกสาขาเศรษฐกิจ และครอบคลุมทั่วประเทศภายในปี 2573 (2030)”
อย่างไรก็ตาม หากมนุษย์ยังคงใช้พลังงานอย่างฟุ่มเฟือย แหล่งพลังงานทดแทนต่างๆ ก็คงไม่สามารถรองรับความต้องการที่เพิ่มขึ้นได้ วิธีการที่ดีที่สุดคือ เราทุกคนร่วมมือกันใช้พลังงานอย่างประหยัด และรู้คุณค่า เพื่อช่วยอนุรักษ์แหล่งพลังงานไว้ใช้และรักษาโลกใบนี้ให้คงอยู่ต่อไป
ติดต่อขอข้อมูล ติชม และเสนอแนะความคิดเห็นได้ที่ศูนย์บริการลงทุน สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมการลงทุน 0-2553-8111 หรือที่ head@boi.go.th
อย่างไรก็ตาม หากเชื้อเพลิงฟอสซิลเกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ จะก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ตามมา เช่น คาร์บอนมอนนอกไซด์ และสารประกอบออกไซด์ไนโตรเจน (NOx) หรือซัลเฟอร์ (SOx) รูปแบบต่างๆ ดังนั้นการหาพลังงานทางเลือกรูปแบบอื่นๆ ที่เป็นพลังงานสะอาดมาทดแทนการใช้พลังงานจากแหล่งฟอสซิลถือเป็นหนทางหนึ่งที่ควรนำมาใช้แก้ปัญหานี้
พลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen, H2) ถือได้ว่าเป็นพลังงานเชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพสูง สะอาด และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ได้รับการคาดหมายและยอมรับว่าจะเป็นแหล่งของพลังงานเชื้อเพลิงที่สำคัญอย่างมากในอนาคต ทั้งนี้เนื่องจากไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อเกิดการเผาไหม้กับก๊าซออกซิเจน โดยจะมีเพียงไอน้ำเป็นผลพลอยได้ ซึ่งแตกต่างจากเชื้อเพลิงอื่นๆ ที่ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการทำให้โลกร้อนขึ้น
ก๊าซไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่เล็กที่สุด เป็นธาตุที่พบตามธรรมชาติในรูปของสารประกอบต่างๆ เช่น ก๊าซธรรมชาติ เมทานอล ถ่านหิน ชีวมวล และนํ้า บรรยากาศในโลกมีก๊าซไฮโดรเจนประมาณ 0.1 ppm. มีความแข็งแรงในการยึดโมเลกุล เท่ากับ 436 kJ/mol (104 kcal/mol) ดังนั้น เมื่อต้องการให้ไฮโดรเจนโมเลกุลทำปฏิกิริยา จึงต้องใช้พลังงานเพื่อทำลายความแข็งแรงในการยึดโมเลกุลดังกล่าว เช่น เพิ่มอุณหภูมิ ใช้สารเร่งปฏิกิริยา เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ก๊าซไฮโดรเจนให้พลังงานต่อหน่วยน้ำหนักสูงสุดในบรรดาเชื้อเพลิงทั้งหมด คือ ประมาณ 120 MJ/kg (เทียบกับ 50 MJ/kg สำหรับมีเทน หรือ 44.4 MJ/kg สำหรับแก๊สโซลีน)
การผลิตก๊าซไฮโดรเจน หรือการสกัดไฮโดรเจนให้อยู่ในรูปก๊าซไฮโดรเจนจากสารประกอบที่เป็นวัตถุดิบมีหลายวิธี ได้แก่ สตีมรีฟอร์มเมชัน แก๊สซิฟิเคชัน และพาเชียลออกซิเดชัน ซึ่งทั้ง 3 วิธีดังกล่าวนั้นต้องอาศัยวัตถุดิบ คือ ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน และชีวมวล ในการผลิตก๊าซไฮโดรเจน อย่างไรก็ดี ยังมีกระบวนการผลิตก๊าซไฮโดรเจนด้วยกระบวนการ “แยกน้ำโดยไฟฟ้า” โดยอาศัยหลักการทางเคมีไฟฟ้า และใช้น้ำเป็นวัตถุดิบในกระบวนการ ซึ่งจะไม่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า มีเพียงก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่ขั้วคาร์โทดและก๊าซออกซิเจนที่ขั้วแอโนด
ก๊าซไฮโดรเจนจึงสามารถแยกได้จากน้ำที่มีอยู่อย่างมหาศาลบนผิวโลก และเมื่อนำไปใช้แล้วเกิดกระบวนการเผาผลาญก็จะได้น้ำกลับคืนมาสู่ธรรมชาติอีกเช่นเดิม เนื่องจากลักษณะทางเคมีของน้ำมีส่วนประกอบเพียง 2 ส่วน คือ ไฮโดรเจน และออกซิเจนเท่านั้น จึงไม่สามารถเกิดก๊าซเสียหรือเขม่าควันจากคาร์บอน ซึ่งแตกต่างกับการเผาไหม้โดยน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติชนิดอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็นเอ็นจีวี แอลพีจี ฯลฯ ที่เมื่อเกิดการเผาไหม้ขึ้นแล้ว สิ่งที่ปล่อยออกมากลับกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
ดังนั้น สิ่งที่ทำให้พลังงานไฮโดรเจนโดดเด่นและเป็นที่จับตายิ่งกว่าพลังงานชนิดอื่นๆ ก็เพราะได้มีการค้นพบแล้วว่า พลังงานชนิดนี้เป็นพลังงานสะอาดที่ไม่มีวันหมดไปจากโลก ขณะนี้นักวิจัยทั่วโลกให้ความสนใจเป็นอย่างมากในการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) จากไฮโดรเจนเพื่อมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง เช่น ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับครัวเรือน เครื่องยนต์ต่างๆ พลังงานไฮโดรเจนจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ทดแทนพลังงานดั้งเดิมได้
สำหรับประเทศไทย ภาครัฐได้ริเริ่มและให้ความสำคัญกับพลังงานไฮโดรเจน โดยกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน ได้กำหนดแผนยุทธศาสตร์ด้านพลังงานไฮโดรเจนและเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงไว้ โดยวางวิสัยทัศน์ไว้ว่า “พลังงานไฮโดรเจน เป็นพลังงานทางเลือกที่สะอาด มีความยืดหยุ่น ผลิตได้จากแหล่งทรัพยากรที่มีอยู่มากมายในประเทศโดยมีการใช้อย่างปลอดภัยในทุกสาขาเศรษฐกิจ และครอบคลุมทั่วประเทศภายในปี 2573 (2030)”
อย่างไรก็ตาม หากมนุษย์ยังคงใช้พลังงานอย่างฟุ่มเฟือย แหล่งพลังงานทดแทนต่างๆ ก็คงไม่สามารถรองรับความต้องการที่เพิ่มขึ้นได้ วิธีการที่ดีที่สุดคือ เราทุกคนร่วมมือกันใช้พลังงานอย่างประหยัด และรู้คุณค่า เพื่อช่วยอนุรักษ์แหล่งพลังงานไว้ใช้และรักษาโลกใบนี้ให้คงอยู่ต่อไป
ติดต่อขอข้อมูล ติชม และเสนอแนะความคิดเห็นได้ที่ศูนย์บริการลงทุน สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมการลงทุน 0-2553-8111 หรือที่ head@boi.go.th
