Inginerii au dezvoltat un tip de lemn capabil să stocheze energia solară și să o elibereze chiar și pe timpul nopții, o inovație cu potențial major pentru sursele regenerabile de energie. Studiul, publicat în revista Advanced Energy Materials, prezintă o abordare inovatoare pentru a depăși una dintre principalele limitări ale panourilor solare tradiționale: incapacitatea de a genera electricitate pe timp de noapte.
Cum funcționează lemnul fotovoltaic
Echipa de cercetători din China a modificat structura internă a lemnului de balsa, utilizând o serie de tehnici la nivel nanoscopic și microscopic. Rezultatul este un material multifuncțional care poate absorbi lumina solară, o poate transforma în căldură și o poate stoca pentru a fi utilizată ulterior. Materialul are capacitatea de a genera electricitate prin intermediul unui dispozitiv termolectric.
Procesul a implicat mai multe etape. În primă fază, cercetătorii au eliminat lignina, o componentă naturală a lemnului, pentru a crea o structură poroasă. Canalele microscopice rezultate au fost apoi acoperite cu foi subțiri de fosforenă neagră, un material capabil să absoarbă lumina pe diverse lungimi de undă și să o transforme în căldură. Datorită instabilității fosforenei negre în contact cu aerul, a fost aplicat un strat protector pe bază de acid tanic și ioni de fier. Ulterior, au fost adăugate nanoparticule de argint pentru a îmbunătăți captarea luminii și un strat hidrofob pentru a asigura rezistența lemnului la factorii de mediu.
După pregătirea structurii de bază, materialul a fost impregnat cu acid stearic, o ceară de origine biologică. Această ceară are rolul de a stoca căldura. Se topește și acumulează energie când este încălzită, iar când se răcește, se solidifică și eliberează energia stocată.
Eficiența și rezistența materialului
Un aspect important al eficienței acestui material constă în modul în care căldura se propagă de-a lungul fibrei lemnoase, facilitând transferul rapid către un generator extern. Testele efectuate au demonstrat o eficiență fototermică de 91,27%, ceea ce înseamnă că o mare parte din lumina absorbită este convertită în căldură utilă. Lemnul modificat a demonstrat capacitatea de a stoca 175 kilojouli de energie per kilogram, producând până la 0,65 volți când este conectat la un generator termolectric.
Pe lângă performanța energetică, materialul a demonstrat o rezistență sporită la factori externi precum focul, bacteriile și ciupercile. Stratul hibrid aplicat a redus rata de eliberare a căldurii și cantitatea totală de căldură degajată cu până la 31,2%. De asemenea, a demonstrat eficiență împotriva unor bacterii comune.
Implicații pentru viitorul energiei solare
Acest tip de lemn fotovoltaic reprezintă un pas important către dezvoltarea unor soluții durabile pentru utilizarea energiei solare, chiar și în absența luminii solare directe. Invenția oferă o platformă scalabilă și ecologică pentru captarea avansată a energiei solare termice.
