ปรากฏการณ์โลกร้อน หรือ ภาวะโลกร้อน (global warming)

คือปรากฏการณ์ที่อุณหภูมิเฉลี่ยของผิวโลกและผืนมหาสมุทรสูงขึ้น โดยมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซเรือนกระจกอื่นๆเป็นตัวการกักเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์ไว้ไม่ให้คายออกไปสู่บรรยากาศปรากฏการณ์โลกร้อนถือเป็นผลพวงจากการมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นในบรรยากาศซึ่งเป็นสาเหตุให้รังสีความร้อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศเข้ามาถูกกักไว้ในโลกโดยไม่สามารถสะท้อนกลับ ออกไปได้ หรือที่เรียกว่าภาวะเรือนกระจก การเกิดขึ้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนใหญ่มีสาเหตุจากกระบวนการเผาไหม้ของการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลอาทิ น้ำมันปิโตรเลียม ถ่านหิน เป็นต้น ทั้งจากกิจกรรมการขนส่งและการผลิตกระแสไฟฟ้าแนวทางหนึ่งของการลดปริมาณการผลิตก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์ คือ ลดการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียนให้มากขึ้น อาทิ พลังงานชีวมวลพลังงานน้ำ พลังลม พลังงานแสงอาทิตย์พลังงานจากเซลล์เชื้อเพลิงพลังงานนิวเคลียร์เป็นต้นอย่างไรก็ตามการส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียนจะประสบความสำเร็จมากน้อยเพียงใดย่อมขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าในการพัฒนาเทคโนโลยีมารองรับซึ่งปัจจุบันการใช้พลังงานหมุนเวียนบางประเภทยังม ีต้นทุนที่แพงกว่าพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล (เช่น พลังงานแสงอาทิตย์พลังงานจากเซลล์เชื้อเพลิง)มีกระแสต่อต้านจากมวลชนเกี่ยวกับผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อม(เช่น พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานน้ำจากการสร้างเขื่อน)และปัญหาความเพียงพอของวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิง(เช่น พลังงานชีวมวล ซึ่งใช้ วัตถุดิบร่วมกับภาค)

เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี-ไฟฟ้า ระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไม่ต้องผ่านการเผาไหม้ โดยคุณสมบัติของเซลล์เชื้อเพลิงจะมีลักษณะคล้ายกับแบตเตอรี่ แต่สามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าได้โดยตรง โดยไม่ต้องนำมาอัดประจุใหม่และใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง เซลล์เชื้อเพลิงประกอบด้วยเชื้อเพลิงออกซิเจน อิเล็กโทรไลต์ ขั้วแอโนด และขั้วคาโทด ในการทำงานของเซลล์มีขั้นตอนคือ ไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงจะแตกตัวเป็น ไฮโดรเจนไอออนและอิเล็กตรอนที่ขั้วแอโนด และออกซิเจนจากอากาศ จะจับไฮโดรเจนไอออน ที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์มายังแคโทด ทำให้เกิดน้ำ อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจะไหลเวียนทำให้เกิดพลังงาน ซึ่งพลังงานจะถูกส่งไปยังเครื่องยนต์ โดยผ่านทางขั้วไฟฟ้าทั้ง 2 ขั้ว และผลที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงนี้คือ ความร้อนและน้ำเท่านั้น จึงถือเป็นพลังงานทีเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและพบได้มากที่สุด เมื่อนำมาใช้ในรูปแบบของพลังงาน ไฮโดรเจนซึ่งไม่มีอะตอมคาร์บอนเลยจึงไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา หากแต่ไฮโดรเจนนั้นไม่ปรากฏตามธรรมชาติในรูปที่แยกตัวเป็นอิสระจึงจำเป็นต้องนำมาแยกด้วยปฏิกิริยาทางเคมี ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบของน้ำซึ่งเป็นสารประกอบที่อยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและมีคุณสมบัติสามารถทำปฏิกิริยากับธาตุอื่นๆ ได้ โดยปกติแล้วในอุตสาหกรรมมีการผลิตไฮโดรเจนเป็นปริมาณมากในโลกเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับโรงกลั่นน้ำมันและการผลิตแอมโมเนียเพื่อทำเป็นปุ๋ยสำหรับการเกษตรหรือใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีเพื่อผลิต โพรลิโพพิลีน (Polypropylene) แต่น้อยมากที่ไฮโดรเจนได้ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงทั้งที่จริงแล้วเป็นเชื้อเพลิงประสิทธิภาพสูง โดยเมื่อเปรียบเทียบค่าพลังงานของไฮโดรเจนกับน้ำมัน พบว่า มีค่าพลังงานมากกว่าประมาณ 3 เท่าตัว และมากกว่าถ่านหินถึง 4 เท่า ในปัจจุบัน รถยนต์ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งประสิทธิภาพในการเผาไหม้ค่อนข้างต่ำมาก เพราะพลังงานความร้อนของเครื่องยนต์ จะสูญเสียไปกับไอเสีย ระบบระบายความร้อน และจะต้องสูญเสียไปกับปั๊มน้ำ พัดลม ประสิทธิภาพรวมได้ประมาณ 20% เท่านั้น นอกจากนั้นยังก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเพราะทำให้เกิดแก๊สพิษ เช่น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นต้น

แสงอาทิตย์คืออะไร

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก เริ่มต้นจากการที่พืชได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสงเปลี่ยนเป็นอาหารของพืช มีการเกิดขึ้นใหม่และตายลงทับถมกันเป็นเวลานานหลายพันปีจนกลายเป็นฟอสซิลที่ถูกนำมาเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลดังเช่นในปัจจุบัน แต่ด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นทำให้สามารถนำแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าและความร้อนซึ่งมนุษย์สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้โดยตรงในทันที เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือแสงจากหลอดไฟ) เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง และไฟฟ้าที่ได้นั้นจะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) จัดว่าเป็นพลังงานทดแทนที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใดๆ ขณะใช้งาน โดยส่วนประกอบของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก คือ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Array) เครื่องควบคุมการประจุ (Charge Controller) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) และแบตเตอรี่ เป็นต้น