បញ្ហា (The Problem)៖ ការពឹងផ្អែកលើឥន្ធនៈផូស៊ីលបានបណ្តាលឱ្យមានការបំពុលបរិស្ថាន និងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ ស្របពេលដែលបញ្ហាការគ្រប់គ្រងសំណល់សរីរាង្គនិងវិបត្តិថាមពលទាមទារឱ្យមានការបង្កើតឧបករណ៍កូនកាត់ដែលអាចផលិតថាមពលស្អាត និងមាននិរន្តរភាព។
វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានអភិវឌ្ឍ និងសាកល្បងរចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងៗគ្នានៃកោសិកាឥន្ធនៈអតិសុខុមប្រាណ (Microbial Fuel Cells) ដោយប្រើប្រាស់រុក្ខជាតិ សំណល់សរីរាង្គ និងដីភក់ ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្មថាមពលអគ្គិសនីជីវសាស្រ្ត និងការអនុវត្តលើសេនស័រ។
លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖
| វិធីសាស្ត្រ (Method) | គុណសម្បត្តិ (Pros) | គុណវិបត្តិ (Cons) | លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result) |
|---|---|---|---|
| Plant Microbial Fuel Cell (PMFC) with Activated Bamboo Charcoal & Iron Wire កោសិកាឥន្ធនៈអតិសុខុមប្រាណលើរុក្ខជាតិ (PMFC) ដោយប្រើធ្យូងឫស្សីសកម្មនិងខ្សែដែករុំ |
មិនប៉ះពាល់ដល់ការលូតលាស់របស់រុក្ខជាតិ ហើយខ្សែដែកជួយផ្តល់សារធាតុចិញ្ចឹមបន្ថែម (Fe) ដែលជម្រុញដល់ការលូតលាស់រុក្ខជាតិនិងស្ថិរភាពវ៉ុល។ | ការផលិតថាមពលអគ្គិសនីនៅមានកម្រិតទាបនៅឡើយ បើប្រៀបធៀបនឹងប្រព័ន្ធប្រើប្រាស់សំណល់សរីរាង្គផ្តុក (SMFC) និងប្រែប្រួលតាមពន្លឺព្រះអាទិត្យ។ | ផលិតវ៉ុលអតិបរមាបាន ០.៨៥ V និងថាមពលអគ្គិសនី ៦៩ mW/m2។ |
| Soil Microbial Fuel Cell (SMFC) with Admixture of Organic Wastes កោសិកាឥន្ធនៈអតិសុខុមប្រាណក្នុងដី (SMFC) ប្រើល្បាយសំណល់សរីរាង្គ (ម្សៅឫស្សី កន្ទក់ ជីកំប៉ុស អាស៊ីត Fulvic) |
ផ្តល់ថាមពលខ្ពស់ដោយសារកន្ទក់អង្ករជួយជម្រុញសកម្មភាពបាក់តេរី ហើយកាកសំណល់ចុងក្រោយអាចយកទៅធ្វើជាជីកំប៉ុសដាំដំណាំបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។ | ទាមទារការថ្លឹងថ្លែងសមាមាត្រនៃល្បាយឱ្យបានត្រឹមត្រូវ (កាបូន/អាសូត) ដើម្បីធានាបាននូវការបំបែកសារធាតុសរីរាង្គពេញលេញ។ | ផលិតថាមពលអគ្គិសនីបានខ្ពស់រហូតដល់ ១០៧១ mW/m2។ |
| Peat Microbial Fuel Cell (Peat MFC) with Fe Winding កោសិកាឥន្ធនៈអតិសុខុមប្រាណប្រើដីភក់ (Peat soil) រួមជាមួយខ្សែដែករុំ |
ដីភក់សំបូរទៅដោយអាស៊ីតសរីរាង្គនិងសារធាតុរ៉ែ ដែលជួយឱ្យការផលិតថាមពលមានកម្រិតខ្ពស់បំផុត និងរក្សាស្ថិរភាពវ៉ុលបានរយៈពេលយូរ (រហូតដល់ជាង ៤០ ថ្ងៃ)។ | ប្រសិទ្ធភាពធ្លាក់ចុះទៅតាមពេលវេលានៅពេលដែលសារធាតុសរីរាង្គក្នុងដីភក់ត្រូវបានបំបែកអស់ (Degradation)។ | ផ្តល់ថាមពលអតិបរមាខ្ពស់បំផុតដល់ទៅ ២៧១៩ mW/m2 នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់មួយចំនួន និងជាមធ្យម ១៤៨៨ mW/m2 ក្នុងរយៈពេល២៤ម៉ោង។ |
| MOSFET-based Soil Moisture Sensor powered by MFCs សេនស័រវាស់សំណើមដីប្រើប្រាស់សៀគ្វី MOSFET និងដំណើរការដោយថាមពលពី MFCs |
អាចបង្កើតបានក្នុងតម្លៃថោកបំផុត មិនពឹងផ្អែកលើថ្មពិល (Dry battery) និងអាចបង្ហាញកម្រិតសំណើមតាមរយៈអំពូល LED ដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ | ត្រូវការតភ្ជាប់កោសិកា MFCs ចំនួន ៤ ទៅ ៦ ជាស៊េរី (Series) ដើម្បីបង្កើនកម្លាំងវ៉ុលឱ្យដល់ 3.3V ទើបអាចដំណើរការសៀគ្វីបាន។ | កោសិកា Peat MFCs ចំនួន ៦ តភ្ជាប់គ្នា អាចផ្តល់វ៉ុល 3.3V ដែលគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់បិទ/បើកសេនស័រវាស់សំណើមតាមរយៈសៀគ្វី Nch និង Pch MOSFET យ៉ាងជោគជ័យ។ |
ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការចំណាយលើការបង្កើតប្រព័ន្ធ MFC មួយតួមានតម្លៃថោកខ្លាំង ដោយចំណាយសរុបចន្លោះពី ១.៤១ ទៅ ១.៧២ ដុល្លារអាមេរិកប៉ុណ្ណោះ។ ភាគច្រើននៃការចំណាយគឺលើសម្ភារៈដែលអាចប្រើប្រាស់ឡើងវិញបាន (Reusable components) ខណៈដែលតម្លៃវត្ថុធាតុដើមសរីរាង្គ (Consumables) ចំណាយមិនដល់ ១ ដុល្លារឡើយ។
ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងបរិវេណសាកលវិទ្យាល័យ Nagasaki ប្រទេសជប៉ុន ក្រោមអាកាសធាតុត្រជាក់/ក្តៅមធ្យម ដោយប្រើប្រាស់ពូជស្រូវជប៉ុន ដីភក់ និងដីប្រភេទ decomposed granite។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានអាកាសធាតុក្តៅសើមខ្លាំងពេញមួយឆ្នាំ ល្បឿននៃការបំបែកសារធាតុសរីរាង្គ (Metabolism) របស់បាក់តេរីអាចលឿនជាង ដែលអាចជម្រុញការផលិតអគ្គិសនីបានល្អជាង តែវាក៏អាចធ្វើឱ្យវត្ថុធាតុដើមឆាប់អស់ផងដែរ។
បច្ចេកវិទ្យានេះមានសក្តានុពល និងសារៈសំខាន់ខ្លាំងមែនទែនសម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ដែលជាប្រទេសពឹងផ្អែកលើវិស័យកសិកម្ម និងសំបូរទៅដោយកាកសំណល់សរីរាង្គ។
សរុបមក បច្ចេកវិទ្យាកោសិកាឥន្ធនៈអតិសុខុមប្រាណនេះ គឺជាដំណោះស្រាយដែលមានតម្លៃថោកបំផុត និងមាននិរន្តរភាព ដែលអាចជួយកសិករកម្ពុជាបំប្លែងកាកសំណល់ទៅជាថាមពលស្អាត ជីកសិកម្ម និងលើកកម្ពស់ការអនុវត្តកសិកម្មឆ្លាតវៃ (Smart Agriculture) ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖
| ពាក្យបច្ចេកទេស | ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) | និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition) |
|---|---|---|
| Microbial Fuel Cell (MFC) | ជាប្រព័ន្ធឧបករណ៍ដែលបំប្លែងថាមពលគីមីដែលមាននៅក្នុងសារធាតុសរីរាង្គ (ដូចជាកាកសំណល់កសិកម្ម) ទៅជាថាមពលអគ្គិសនី តាមរយៈសកម្មភាពរំលាយអាហារ និងការដកដង្ហើមរបស់អតិសុខុមប្រាណ (បាក់តេរី)។ | ដូចជារោងចក្រអគ្គិសនីខ្នាតតូចមួយ ដែលប្រើប្រាស់បាក់តេរីជាកម្មករស៊ីកាកសំណល់ ហើយបញ្ចេញមកវិញនូវចរន្តអគ្គិសនី។ |
| Electrogenic bacteria | ជាប្រភេទបាក់តេរីពិសេសដែលមានសមត្ថភាពបញ្ជូនអេឡិចត្រុងដែលវាផលិតបានពីការរំលាយអាហារ ទៅកាន់វត្ថុទទួលខាងក្រៅ (ដូចជាអេឡិចត្រូតអាណូត) ដោយផ្ទាល់ដោយមិនបាច់មានសារធាតុជួយចម្លង។ នេះជាកត្តាគោលដែលធ្វើឱ្យ MFC បង្កើតភ្លើងបាន។ | ដូចជាសត្វអន្ទង់ភ្លើង ដែលអាចបង្កើតចរន្តអគ្គិសនីចេញពីរាងកាយរបស់វាបាននៅពេលវាបញ្ចេញថាមពល។ |
| Rhizosphere | ជាតំបន់ដីដែលនៅជាប់ផ្ទាល់ជុំវិញឫសរុក្ខជាតិ។ តំបន់នេះសំបូរទៅដោយសកម្មភាពជីវសាស្រ្តខ្ពស់បំផុត ដោយសាររុក្ខជាតិបញ្ចេញសារធាតុចិញ្ចឹម (Organic exudates) តាមឫស ដែលទាក់ទាញបាក់តេរីរាប់លានឱ្យមកប្រមូលផ្តុំ និងរស់នៅ។ | ដូចជាទីប្រជុំជនឬផ្សារដ៏អ៊ូអរមួយនៅជុំវិញឫសរុក្ខជាតិ ដែលរុក្ខជាតិចែករំលែកចំណី ហើយបាក់តេរីមកប្រមូលផ្តុំគ្នាស៊ីចំណីនោះ។ |
| Proton Exchange Membrane (PEM) | ជាភ្នាសពាក់កណ្តាលជ្រាបដែលខណ្ឌចែកថតអាណូត និងកាតូត។ វាអនុញ្ញាតឱ្យតែប្រូតុង (H+) ប៉ុណ្ណោះឆ្លងកាត់ដើម្បីរក្សាតុល្យភាពបន្ទុកអគ្គិសនី ខណៈពេលដែលរារាំងអេឡិចត្រុងមិនឱ្យឆ្លងកាត់ផ្ទាល់ ដោយបង្ខំឱ្យអេឡិចត្រុងរត់តាមខ្សែភ្លើងខាងក្រៅបង្កើតជាចរន្ត។ | ដូចជាច្រកទ្វារត្រួតពិនិត្យព្រំដែន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យតែអ្នកថ្មើរជើង (ប្រូតុង) ឆ្លងកាត់បាន តែហាមឃាត់រថយន្ត (អេឡិចត្រុង) មិនឱ្យឆ្លងកាត់។ |
| Polarization curves | ជាក្រាហ្វបច្ចេកទេសដែលបង្ហាញពីទំនាក់ទំនងរវាងតង់ស្យុង (Voltage) និងចរន្តអគ្គិសនី (Current)។ នៅក្នុងការសិក្សា MFC គេប្រើវាដើម្បីវាយតម្លៃសមត្ថភាព កម្លាំងថាមពលអតិបរមា និងភាពធន់ (Internal resistance) របស់កោសិកា។ | ដូចជាតារាងវាស់ស្ទង់សមត្ថភាពម៉ាស៊ីន ដែលបង្ហាញថាតើម៉ាស៊ីនបូមទឹក (កោសិកាថាមពល) អាចធ្វើការបានខ្លាំងកម្រិតណាពេលមានសម្ពាធ។ |
| MOSFET | វាជាត្រង់ស៊ីស្ទ័រ (Transistor) ប្រភេទពិសេសដែលគ្រប់គ្រងការហូរនៃចរន្តអគ្គិសនីដោយពឹងផ្អែកលើបម្រែបម្រួលវ៉ុលនៅតំបន់ច្រក (Gate)។ នៅក្នុងការសិក្សានេះ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីធ្វើជាកុងតាក់ស្វ័យប្រវត្តិសម្រាប់សេនស័រវាស់សំណើមដី ដោយបិទបើកចរន្តពឹងផ្អែកលើកម្រិតសំណើម។ | ដូចជាវ៉ានទឹកឆ្លាតវៃ (ក្បាលរ៉ូប៊ីណេ) ដែលអាចបើក ឬបិទចរន្តទឹកដោយស្វ័យប្រវត្តិ អាស្រ័យលើសម្ពាធទឹកឬសំណើមដែលវាកំណត់ដឹង។ |
| Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) | ជាបច្ចេកទេសវាស់ស្ទង់កម្រិតរ៉េស៊ីស្តង់ (កម្លាំងទប់ទល់) ខាងក្នុងគ្រប់ទម្រង់របស់ប្រព័ន្ធអគ្គិសនីជីវសាស្រ្ត តាមរយៈការបញ្ជូនរលកសញ្ញាតង់ស្យុងតូចៗ ដើម្បីស្វែងយល់ពីរបាំងរារាំងការបញ្ជូនអេឡិចត្រុងនៅលើផ្ទៃអេឡិចត្រូត។ | ដូចជាការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនអេកូសូកូក្រាហ្វ៊ី (Ultrasound) ដើម្បីរកមើលថាតើមានកាកសំណល់អ្វីខ្លះកំពុងស្ទះធ្វើឱ្យលំហូរចរន្តដើរយឺត។ |
អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖
ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖
