อวัยวะไฟฟ้าเทียมที่เลียนแบบ ‘ปลาไหลไฟฟ้า’ ถูกทำให้เป็นจริงแล้ว

นักวิจัยสหรัฐพัฒนาแหล่งพลังงานที่ได้รับแรงบันดาลใจจากปลาไหลไฟฟ้าสำเร็จ ในตอนนี้มันสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 110V ด้วยการใช้เกลือและน้ำเท่านั้น ด้วยระบบเลียนแบบเซลล์ที่เรียกว่า "อิเล็กโทรไซต์ (Electrocyte)"

ปลาไหลไฟฟ้า

ปลาไหลไฟฟ้าสามารถสร้างพลังงานสูงถึง 600V และ 100W เพื่อสตันเหยื่อหรือป้องกันตัวเอง ที่น่าสนใจคือพวกมันสามารถควบคุมไฟฟ้าของมันได้ตามที่ต้องการ หรือแม้แต่จะใช้ในตำแหน่งไหนของร่างกายด้วย มันเลือกใช้พลังงานต่ำเพื่อช่วยนำทางผ่านน่านน้ำที่ทัศนวิสัยไม่ดี หรือจะใช้พลังงานเต็มที่เพื่อช็อตเหยื่อขนาดใหญ่ให้สลบหรือตายไปเลยก็ได้

ปลาไหลไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟได้แรงที่สุดคือ Electrophorus voltai (E. voltai) มันปลดปล่อยกระแสไฟฟ้าได้สูงถึง 860 โวลต์ ซึ่งถือว่ามากที่สุดเท่าที่เคยพบมา .. ปลาไหลไฟฟ้าส่วนใหญ่จะได้ประมาณ 600 โวลต์

อวัยวะไฟฟ้าเทียม

อิเล็กโทรไซต์ในปลาไหลไฟฟ้าพบได้ในอวัยวะที่วางไปตามความยาวของตัวปลา โดยอิเล็กโทรไซต์แต่ละเซลล์จะแยกจากกันโดยชั้นฉนวน มันเก็บพลังงานผ่านกระบวนการทางชีวเคมีที่ปั๊มไอออนบวกของโซเดียมและโพแทสเซียมออกจากโครงสร้าง ซึ่งแต่ละเซลล์มีศักย์ไฟฟ้าประมาณ 150 mV

การคายประจุไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเมื่อปล่อยให้ไอออนไหลกลับเข้าสู่อิเล็กโทรไซต์ เนื่องจากปลาไหลไฟฟ้ามีอิเล็กโทรไซต์หลายพันตัวเรียงซ้อนกันเป็นชุด สัตว์ชนิดนี้จึงสามารถสร้างศักย์ไฟฟ้าได้สูงถึง 600 V ซึ่งมากพอจะทำให้มนุษย์สลบหรือหากช็อตนานเกินไปจะถึงตาย (หากโดนช็อตเต็มกำลังไม่ถึงนาที มนุษย์ก็ตายได้)

จากนั้นทีมงานได้ออกแบบแหล่งพลังงานที่ได้รับแรงบันดาลใจจากระบบนี้ ซึ่งผลิตไฟฟ้าโดยพิจารณาจากความแตกต่างของความเค็มระหว่างน้ำจืดและน้ำเค็ม เกลือทะเลประกอบด้วยไอออนบวก (โซเดียม) และไอออนลบ (คลอไรด์) เมื่อช่องน้ำเกลือที่ซึมผ่านได้สัมผัสกับช่องน้ำจืดที่คล้ายกัน ตามธรรมชาติเกลือจะย้ายเข้าไปในช่องที่มีเกลือน้อยกว่า และจะเป็นเช่นนี้จนกว่าจะมีความเข้มข้นของเกลือเท่ากัน

อย่างไรก็ตาม หากมีการใส่เมมเบรนที่สามารถซึมผ่านไปยังไอออนบวกได้มากกว่าประจุลบ ไอออนบวกจะพุ่งเข้าไปในช่องที่มีความเข้มข้นต่ำ โดยทิ้งช่องเกลือที่มีประจุลบสูงไว้เบื้องหลัง

จากนั้นนักวิจัยได้ใช้เมมเบรนที่สองที่สามารถดูดซึมไอออนที่มีประจุลบได้ดีกว่า การจัดเรียงขั้นตอนเหล่านี้ตามลำดับซ้ำเป็นพันๆ ครั้งทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 110V จากเกลือและน้ำเพียงอย่างเดียว

แม้ในตอนนี้ “อวัยวะไฟฟ้าเทียม” จะผลิตพลังงานได้น้อยกว่าปลาไหลไฟฟ้าถึง 1,000 เท่า และการ “กักเก็บ” ของปลาไหลไฟฟ้าก็ทำได้ดีกว่ามากเช่นกัน แต่ยังไงซะระบบนี้ยังสามารถใช้จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์พลังงานต่ำได้ และเมื่อเวลาผ่านไปเราจะสามารถพัฒนาให้มันดีขึ้น ในอนาคตอาจผลิตพลังงานได้มากกว่าปลาไหลไฟฟ้าที่เป็นต้นแบบก็ได้

อ่านเรื่องอื่น