Inginerii chinezi au dezvoltat un material revoluționar din lemn de balsa care poate genera energie solară, chiar și noaptea. Această descoperire ar putea reprezenta un pas important în direcția soluțiilor durabile pentru stocarea energiei solare, depășind limitele panourilor solare tradiționale.
Panourile solare, deși eficiente în transformarea luminii solare în energie electrică, au o limitare majoră: nu produc curent electric pe timpul nopții. Această problemă a stimulat cercetările pentru găsirea unor metode eficiente de stocare a energiei solare. Echipa de cercetători din China a abordat această provocare prin crearea unui material multifuncțional din lemn, capabil să absoarbă și să stocheze căldura solară pentru o utilizare ulterioară.
Cum funcționează „lemnul solar”
Cercetătorii au modificat structura internă a lemnului de balsa la niveluri multiple, de la nano la micro, pentru a optimiza proprietățile de absorbție și stocare a energiei. În primul rând, au eliminat lignina, substanța naturală care leagă fibrele lemnului, creând o structură poroasă formată din canale microscopice. Aceste canale au fost apoi acoperite cu foi subțiri de fosforenă neagră, un material care absoarbe lumina solară și o transformă în căldură.
Pentru a proteja fosforena, care se degradează ușor în aer, s-a aplicat un strat protector pe bază de acid tanic și ioni de fier. Ulterior, s-au adăugat nanoparticule de argint pentru a îmbunătăți captarea luminii, iar la final, un strat hidrofob pentru rezistență la condițiile meteo. Structura de balsa modificată a fost impregnată cu acid stearic, o ceară de origine biologică, care are rolul de a stoca căldura. Materialul se topește și acumulează energie când este încălzit, iar când se răcește, eliberează energia stocată.
Testarea și eficiența materialului
Un aspect important al eficienței acestui material este modul în care căldura se propagă de-a lungul fibrei lemnului, permițând un transfer mai rapid către un generator extern pentru conversia în electricitate. Testele realizate au demonstrat o eficiență fototermică de 91,27% într-un simulator solar. Materialul a reușit, de asemenea, să stocheze 175 kilojouli de energie per kilogram. Conectat la un generator termolectric, lemnul modificat a produs până la 0,65 volți.
Pe lângă performanța energetică, materialul a demonstrat rezistență la factori precum focul, bacteriile și ciupercile, caracteristici importante pentru utilizarea în exterior. „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 menționat autorii studiului.
Implicații și perspective de viitor
Prin rezolvarea problemelor legate de stocarea energiei solare, cercetătorii se apropie de o soluție practică pentru utilizarea energiei solare chiar și după apusul soarelui. „Această lucrare propune o platformă scalabilă și prietenoasă cu mediul, bazată pe lemn, pentru captarea avansată a energiei solare termice”, au scris cercetătorii implicați. Această tehnologie ar putea contribui la creșterea accesului la energie curată și la reducerea dependenței de sursele de energie fosilă.
