KMITL Expo 2026 LogoKMITL 66th Anniversary Logo

ออกแบบวงจรสำหรับการควบคุมเครื่องผลิตไฮโดรเจนโดยใช้แหล่งจ่ายจากเซลล์โฟโตโวลเทอิก

รายละเอียด

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการออกแบบและพัฒนา ระบบแปลงพลังงานไฟฟ้า เพื่อควบคุมการจ่ายพลังงานจาก โซล่าร์เซลล (PV) ไปยัง เครื่องผลิตไฮโดรเจน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในการพัฒนาพลังงานหมุนเวียน ตามแนวทาง RE100 โดยเฉพาะไฮโดรเจนสีเขียว ที่ได้จากกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสน้ำโดยใช้พลังงานสะอาดจากโซล่าร์เซลล์ ซึ่งไม่ก่อให้เกิดมลพิษ โครงสร้างของระบบที่นำเสนอในงานวิจัยนี้ประกอบด้วย อินเวอร์เตอร์ NPC แบบ 3 ระดับ (Three-Level NPC Inverter), หม้อแปลง, วงจรเรียงกระแสแบบเต็มลูกคลื่น และวงจรกรองความถี่ เพื่อปรับปรุงคุณภาพของพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ การออกแบบและจำลองระบบดำเนินการโดยใช้ MATLAB และ Simulink เพื่อประเมินประสิทธิภาพของวงจรและวิเคราะห์ผลลัพธ์ นอกจากนี้ ยังใช้ระบบควบคุม ไมโครคอนโทรลเลอร์ร่วมกับวงจรขับเกต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส โดยช่วยลดการสูญเสียพลังงาน และการออกแบบนี้สามารถแปลงพลังงาน PV ไปเป็นแรงดันและกระแสที่เหมาะสมสำหรับเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ โดยยังคงรักษาประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตไฮโดรเจนไว้

วัตถุประสงค์

ปัจจุบัน โลกกำลังเผชิญกับปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและภาวะโลกร้อน ซึ่งเกิดจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และก๊าซเรือนกระจกจากภาคอุตสาหกรรม การคมนาคม และการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เพื่อแก้ไขปัญหานี้ หลายประเทศได้ร่วมมือกันภายใต้ COP25 ซึ่งเป็นการประชุมด้านสภาพภูมิอากาศของสหประชาชาติ โดยมีเป้าหมายลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้เป็นศูนย์ภายในปี 2050 หนึ่งในแนวทางสำคัญที่ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิลคือ พลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) เช่น พลังงานลม (Wind Energy) และพลังงานน้ำ (Hydropower) ซึ่งสามารถลดการปล่อย CO₂ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะ โซล่าร์เซลล์ (Photovoltaic: PV) ที่ได้รับความนิยมเนื่องจากติดตั้งง่าย ราคาถูกลง และเหมาะกับการใช้งานทั้งระดับครัวเรือนและภาคอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม พลังงานหมุนเวียนมีข้อจำกัดเรื่องความไม่เสถียร เนื่องจากแสงแดดและลมมีความผันผวน จึงจำเป็นต้องมี Energy Storage System (ESS) เพื่อกักเก็บพลังงานส่วนเกินและนำมาใช้ในช่วงที่แหล่งพลังงานไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ Green Hydrogen เป็นอีกแนวทางสำคัญในการลดการปล่อย CO₂ โดยผลิตจากกระบวนการ Electrolysis ของน้ำ ซึ่งใช้พลังงานหมุนเวียนในการแยกไฮโดรเจนออกจากออกซิเจน ทำให้เป็นกระบวนการผลิตพลังงานที่ปราศจากมลพิษ ไฮโดรเจนที่ได้สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสะอาดผ่าน Fuel Cell เพื่อเปลี่ยนกลับเป็นไฟฟ้าได้ โครงงานนี้มุ่งเน้นการออกแบบและพัฒนา Converter สำหรับทำงานร่วมกับ Photovoltaic Cell และ Hydrogen Electrolyzer เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต Green Hydrogen และส่งเสริมการใช้พลังงานสะอาดในระบบกักเก็บพลังงาน ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและสนับสนุนเป้าหมายของ RE100 และ COP25 ในการสร้างโลกที่ยั่งยืน

นวัตกรรมอื่น ๆ

การศึกษาและออกแบบเครื่องกักเก็บฝุ่น PM แบบไฟฟ้าสถิตเพื่อนำไปใช้ในการวิเคราะห์แหล่งกำเนิดและที่มา

คณะวิศวกรรมศาสตร์

การศึกษาและออกแบบเครื่องกักเก็บฝุ่น PM แบบไฟฟ้าสถิตเพื่อนำไปใช้ในการวิเคราะห์แหล่งกำเนิดและที่มา

ในปัจจุบัน ประเทศไทยกำลังประสบปัญหาฝุ่น PM2.5 ทั่วประเทศ ซึ่งมีแหล่งกำเนิดของฝุ่นได้จากหลายแหล่งที่มา เช่น ควันจากท่อไอเสียรถยนต์ การเผาในที่โล่ง ไฟป่า และอื่นๆ ดังนั้น แหล่งที่มาของฝุ่นในแต่ละพื้นที่จึงมีแนวโน้มที่จะแตกต่างกันไป ในปัจจุบันโดยเป็นการวิเคราะห์เชิงเคมีเป็นหลัก ทางคณะผู้จัดเสนอแนวทางใหม่ในการศึกษาแหล่งที่มาของฝุ่นโดยวิธีการทางกายภาพโดยวิเคราะห์จากขนาดของอนุภาคและโครงสร้างเชิงนาโน การวิเคราะห์ข้างต้นนี้ตัวอย่างฝุ่นจำเป็นที่จะต้องถูกเก็บมาแบบแห้งในระยะเวลาจำกัด โดยไม่ควรใช้แผ่นกรองกระดาษในการเก็บฝุ่น เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการลอกของแผ่นกรองออกมาด้วยในขั้นตอนการนำฝุ่นออกมา ทางคณะผู้จัดทำเห็นสมควรว่าเครื่อง Electrostatic Precipitator (ESP) หรือ เครื่องดักฝุ่นแบบไฟฟ้าสถิตย์ นั้นมีคุณสมบัติเหมาะสมที่จะนำมาเป็นเครื่องดักฝุ่นเพื่อนำไปทดสอบทางกายภาพตามที่กล่าวไว้ข้างต้น โดยในงานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปในส่วนของการออกแบบและสร้างเครื่อง ESP ที่ใช้ในจุดประสงค์เฉพาะดังกล่าวข้างต้น โดยคณะผู้จัดทำสามารถสร้างเครื่องที่เก็บฝุ่นได้อย่างน้อย 100 mg ภายใน 1 วัน ซึ่งเพียงพอกับการนำไปศึกษาโครงสร้างเชิงนาโนใน 1 ครั้ง นอกจากนี้ จากการทดสอบการทำงานเบื้องต้นพบว่าเครื่องมีประสิทธิภาพในการดักฝุ่นถึง 80% (ซึ่งมากกว่าเครื่อง ESP ที่หามาได้ตามท้องตลาด) และยังพบอีกว่าประสิทธิภาพในการดักฝุ่นแปรผกผันกับความเร็วอากาศขาเข้า โดยความเร็วอากาศแนะนำจากการทดลองไม่เกิน 2 m/s อย่างไรก็ตามเครื่อง ESP ที่ใช้ในจุดประสงค์เฉพาะนี้ยังมีจุดที่สามารถพัฒนาได้อีก เช่น ความสะดวกในการเก็บฝุ่นที่เกี่ยวเนื่องมาจากลักษณะโครงสร้างเครื่อง และการปรับขนาดของเครื่องให้กระทัดรัดและเหมาะสมกับการใช้งาน เป็นต้น

ระบบตรวจสอบฝุ่นบนแผงโซลาร์เซลล์

คณะวิทยาศาสตร์

ระบบตรวจสอบฝุ่นบนแผงโซลาร์เซลล์

แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้กันในครัวเรือน ในปัจจุบันยังขาดระบบตรวจสอบที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งส่งผลกระทบต่อการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด งานวิจัยนี้มีเป้าหมายในการออกแบบระบบตรวจสอบผ่านเทคโนโลยี Internet of Things (IoT) และ Machine Learning มาใช้ในการคาดการณ์กระแส และแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์ การศึกษาทดลองพบว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างการสะสมของฝุ่นกับกระแสไฟฟ้าที่แผงโซลาร์เซลล์สามารถผลิตได้ ระบบที่นำเสนอสามารถคาดการณ์เวลาที่เหมาะสมในการทำความสะอาด

ชุดตรวจชีพจรและระดับน้ำตาลไม่ใช้เข็ม สำหรับการใช้งานนอกสถานพยาบาล

คณะวิศวกรรมศาสตร์

ชุดตรวจชีพจรและระดับน้ำตาลไม่ใช้เข็ม สำหรับการใช้งานนอกสถานพยาบาล

งานวิจัยนี้มุ่งพัฒนาอุปกรณ์ต้นแบบแบบพกพาสำหรับตรวจวัดระดับน้ำตาลในเลือดและสัญญาณชีพแบบไม่รุกล้ำ โดยใช้เทคนิค Near-Infrared Spectroscopy (NIR) ร่วมกับระบบเซนเซอร์ชีวภาพและการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อแก้ปัญหาข้อจำกัดของเทคโนโลยีแบบเจาะเลือดที่ไม่เหมาะกับผู้สูงอายุและผู้ที่อยู่ในพื้นที่ห่างไกล อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการออกแบบให้ใช้งานง่าย ต้นทุนต่ำ และแสดงผลแบบ real-time เหมาะสำหรับการใช้งานนอกสถานพยาบาล เช่น คลินิกชุมชนและโรงพยาบาลส่งเสริมสุขภาพตำบล และมีศักยภาพในการต่อยอดสู่เชิงพาณิชย์ในอนาคต