Inginerii au creat lemnul care oferă energie solară chiar și noaptea

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Deși energia solară, ca sursă sustenabilă, ar putea acoperi nevoile energetice globale, are un defect major: atunci când lumina dispare, panourile nu mai produc electricitate. Problema este că, deși sunt foarte eficiente în transformarea luminii în energie, nu sunt la fel de bune în a o stoca. De aceea, inginerii au creat lemnul care oferă energie solară chiar și noaptea.

O soluție ar fi folosirea unor materiale capabile să capteze căldura și să o elibereze ulterior, cum sunt materialele cu schimbare de fază (PCM). Totuși, acestea pot curge atunci când se topesc, transferă greu căldura și sunt ușor inflamabile. Din acest motiv, o echipă de cercetători din China a ales o abordare diferită: aceștia au creat lemnul care oferă energie solară chiar și noaptea.

Oamenii de știință transformat lemnul într-un material multifuncțional pentru stocarea energiei solare sub formă de căldură, după cum au descris într-un studiu publicat în revista Advanced Energy Materials.

Cercetătorii au modificat structura internă a lemnului de balsa la mai multe niveluri, de la nano la micro, pentru a obține un material capabil să absoarbă lumina solară și să o stocheze sub formă de căldură, utilizabilă ulterior. În plus, materialul poate produce electricitate atunci când această căldură este eliberată, prin intermediul unui dispozitiv termolectric.

Inginerii au creat lemnul care oferă energie solară chiar și noaptea. Ce au făcut, mai exact?

Primul pas a fost eliminarea ligninei, substanța naturală care „leagă” fibrele lemnului. Astfel, a rămas o structură poroasă, formată din canale microscopice. Interiorul acestor canale a fost apoi acoperit cu foi extrem de subțiri de fosforenă neagră, un material capabil să absoarbă lumina pe mai multe lungimi de undă și să o transforme în căldură. Deoarece fosforena se degradează rapid în aer, oamenii de știință au aplicat un strat protector pe bază de acid tanic și ioni de fier. Ulterior, au adăugat nanoparticule de argint pentru a îmbunătăți captarea luminii, iar la final au aplicat un strat hidrofob, astfel încât materialul să rămână uscat și rezistent la degradare în orice condiții meteo.

După pregătirea structurii de balsa, aceasta a fost impregnată cu acid stearic, o ceară de origine biologică ce stochează căldura. Materialul se topește și acumulează energie când este încălzit, iar când se răcește, se solidifică și eliberează energia stocată, explică TechXplore.

Cât de eficientă este această invenție?

Un motiv important pentru eficiența termică ridicată este faptul că căldura se propagă de-a lungul fibrei lemnului, nu transversal, ceea ce permite transferul mai rapid către un generator extern care o transformă în electricitate. Pentru a demonstra eficiența, echipa a realizat mai multe teste. Într-un simulator solar, materialul a atins o eficiență fototermică de 91,27%, ceea ce înseamnă că aproape toată lumina absorbită a fost convertită în căldură utilă. De asemenea, a reușit să stocheze 175 kilojouli de energie per kilogram. Conectat la un generator termolectric, lemnul modificat a produs până la 0,65 volți.

Dincolo de performanța energetică, materialul s-a dovedit rezistent la riscuri obișnuite pentru structurile din lemn expuse în aer liber, precum focul, bacteriile și ciupercile. „Stratul hibrid îmbunătățește semnificativ siguranța la incendiu, reducând rata de eliberare a căldurii (HRR) și cantitatea totală de căldură degajată (THR) cu 27,4% și, respectiv, 31,2%, și are eficiență împotriva E. coli și S. aureus”, au precizat autorii studiului.

Prin rezolvarea acestor probleme, cercetătorii se apropie de o soluție practică pentru utilizarea energiei solare chiar și după apus. „Această lucrare propune o platformă scalabilă și prietenoasă cu mediul, bazată pe lemn, pentru captarea avansată a energiei solare termice”, au scris cercetătorii implicați.

Vă recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință au descoperit că lichidele se pot „rupe” precum solidele

Un bărbat a creat un mic submarin pentru ca papagalul său poată privi viața de sub apă

Test de cultură generală. Ce este entropia?

Senzori cât un fir de păr ar putea detecta cancerul înainte să apară pe analize