Majstrując w drewnie, inżynierowie ze Szwecji wymyślili nowy, interesujący sposób pozyskiwania energii elektrycznej. Technologia ta wykorzystuje naturalne procesy, jakie zachodzą podczas suszenia drewna, ale dodatkowo intensyfikuje je, aby uzyskać wystarczającą ilość energii elektrycznej do zasilania np. diod LED i innych małych urządzeń.
Prowadzone przez nanoinżynierów z KTH Royal Institute of Technology, badania koncentrują się na sekwencji zdarzeń, które rozgrywają się, gdy drewno staje się mokre, a następnie wysycha. Nazywane transpiracją, odbywa się to we wszystkich roślinach, gdy woda przemieszcza się przez nie, a następnie paruje i produkuje maleńkie ilości bioelektryczności.
Wcześniejsze próby przechwycenia i wykorzystania tej energii elektrycznej były utrudnione przez niską gęstość mocy, ale autorzy uważają, że udało im się to rozwiązać poprzez przeprojektowanie ścian komórkowych drewna. Dzięki nowatorskiej obróbce z użyciem wodorotlenku sodu, zespół był w stanie stworzyć wysoce porowate wersje o większej powierzchni i większej przepuszczalności wody przez ściany komórkowe.
W ten sposób uzyskuje się większy ładunek powierzchniowy i transport wody przez materiał, co poprawia jego zdolność do generowania energii elektrycznej. Udało się to jeszcze bardziej zwiększyć poprzez precyzyjne dostrojenie poziomu pH drewna.
– Porównaliśmy porowatą strukturę w zwykłym drewnie z materiałem, który ulepszyliśmy pod względem powierzchni, porowatości, ładunku powierzchniowego i transportu wody – powiedział Yuanyuan Li. – Nasze pomiary wykazały generowanie energii elektrycznej, która jest 10 razy wyższa niż w przypadku naturalnego drewna.
W swojej obecnej formie, drewno inżynierskie może dostarczyć 1 wolt i moc 1,35 mikrowatów na centymetr kwadratowy. Jest w stanie działać na tym poziomie przez dwie do trzech godzin i wytrzymać 10 cykli wodnych, zanim wydajność zacznie spadać. Potrzeba więcej pracy, aby technologia naprawdę znalazła praktyczne zastosowanie, ale naukowcy są podekscytowani jej potencjałem.
– W tej chwili możemy uruchomić małe urządzenia, takie jak lampa LED lub kalkulator – mówi Li. – Gdybyśmy chcieli zasilić laptopa, potrzebowalibyśmy około jednego metra kwadratowego drewna o grubości około jednego centymetra i około 2 litrów wody. Dla normalnego gospodarstwa domowego potrzebowalibyśmy znacznie więcej materiału i wody niż to, więc potrzebne są dalsze badania.
Źródło: KTH Royal Institute of Technology