¿Puedo usar opamp para convertir 5V DC en 10V DC?

Sí, eso parece funcionar. Tal como está dibujado, su amplificador operacional tiene una ganancia de 2, por lo tanto, con un voltaje de entrada de 5 V, la salida es de 10 V. 10V está dentro del voltaje de suministro de -15V a + 15V, por lo que no hay problema.

Sin embargo, hay un poco de terminología confusa en tu pregunta: la mayoría de la gente no diría que este amplificador operacional "convierte" un voltaje de esta manera. Por lo general, "convertir X voltios en Y voltios" significa específicamente convertir una fuente de voltaje destinada a ser utilizada como fuente de alimentación a otra fuente de voltaje. Un op-amp podría funcionar para ese propósito, pero lo más común sería optar por un regulador lineal como LM7812 o LM317. Estos son capaces de proporcionar un voltaje de salida más estable, vienen en paquetes capaces de disipar más calor y, a menudo, tienen protección contra sobrecargas térmicas y otras características agradables.

A tu otra pregunta: ¿por qué usar convertidores boost? En un regulador lineal, la corriente de entrada es igual a la corriente de salida, pero el voltaje de entrada es más alto que el voltaje de salida. Teniendo en cuenta que la potencia es el producto del voltaje y la corriente, también es el caso de un regulador lineal que la potencia de entrada es mayor que la potencia de salida. Este exceso de energía se convierte en calor, lo que significa que se calienta, y no es muy eficiente para un dispositivo alimentado por batería, por ejemplo. Si necesita una gran cantidad de corriente, el calor puede ser excesivo.

Por otra parte, los convertidores Boost no son circuitos lineales, y en teoría pueden convertir voltajes con un 100% de eficiencia. En la práctica, con componentes reales, se puede lograr una eficiencia de alrededor del 70% al 90%.

Piensa al respecto. ¿De dónde obtiene el opamp 10 V? Viene de su tensión de alimentación. Los opamps no hacen mágicamente más voltaje. Solo pueden variar su salida a voltajes entre los voltajes de suministro que se les dan.

Lo que puede hacer un convertidor elevador que un opamp no puede, es hacer un voltaje más alto que cualquier otro que se le dé. Si solo tienes 5 V, un opamp no puede darte 10 V, pero un convertidor boost puede.