برداشت برق از خیساندن چوب در آب توسط محققان

8 دسامبر 2022 – توسط موسسه فناوری سلطنتی KTH

شکل شماتیک تشکیل ژنراتورهای برق چوبی. سمت چپ جذب آب و تعرق طبیعی چوب و ساختار سلسله مراتبی آن را به تصویر می کشد. از چوب بومی، وضعیت یک مرحله‌ای نشان داده شده است که منجر به چوب با شبکه‌های نانوفیبریل شده رسوب‌شده در لومن و فراوانی گروه‌های عملکردی آن می‌شود. برداشت کننده نهایی انرژی هیدروولتائیک در حال کار نشان داده شده است. فلش آبی به جذب آب اشاره دارد و فلش قرمز نشان دهنده تبخیر آب است. اعتبار: Advanced Functional Materials (2022). DOI:

آب و چوب ممکن است روزی تمام چیزی باشد که برای تامین برق یک خانه نیاز است. در زمانی که انرژی برای میلیون‌ها نفر در سراسر جهان یک مسئله حیاتی است، دانشمندان در سوئد موفق به تولید برق با کمک این دو منبع تجدیدپذیر شده‌اند.

روشی که توسط محققان موسسه فناوری سلطنتی KTH گزارش شده است، بر روی آنچه به طور طبیعی پس از قرار دادن چوب در آب و تبخیر آب اتفاق می‌افتد، متمرکز است. تعرق، فرآیندی که در آن آب از میان یک گیاه حرکت می کند، به طور مداوم در طبیعت رخ می دهد. و مقدار کمی الکتریسیته تولید می کند که به  بیوالکتریک معروف است.

یوانیوان لی، استادیار بخش بیوکامپوزیت ها در KTH، می گوید که با نانومهندسی چوب – و تنظیم pH – اکنون می توان مقادیر کمی اما امیدوارکننده الکتریسیته را برداشت کرد.

لی می‌گوید: «در حال حاضر می‌توانیم دستگاه‌های کوچکی مانند لامپ LED یا ماشین حساب را روشن کنیم. اگر بخواهیم یک لپ‌تاپ را برق دهیم، به حدود یک متر مربع چوب به ضخامت حدود یک سانتی‌متر و حدود ۲ لیتر آب نیاز داریم.برای یک خانواده معمولی ما به مواد و آب بسیار بیشتر از آن نیاز داریم، بنابراین تحقیقات بیشتری مورد نیاز است.با تغییر ترکیب نانومقیاس چوب، محققان خواص آن را از نظر مساحت سطح، تخلخل (یا چگالی)، بار سطحی، نحوه عبور آسان آب از ماده و محلول آب بهبود بخشیدند که همه اینها عواملی هستند که بر الکتریسیته تأثیر می‌گذارند.

لی می گوید: “ما ساختار متخلخل در چوب معمولی را با موادی که از نظر سطح، تخلخل، بار سطحی و انتقال آب بهبود داده بودیم مقایسه کردیم. اندازه گیری های ما نشان داد که تولید برق 10 برابر بیشتر از چوب طبیعی است.”

او می گوید که تنظیم بیشتر اختلاف pH بین چوب و آب، به دلیل گرادیان غلظت یون، به پتانسیل تا 1 ولت و توان خروجی قابل توجه 1.35 میکرووات بر سانتی متر مربع دست می یابد.

لی می گوید که تا به امروز، چوب موفق شده است ولتاژ بالا را برای حدود 2-3 ساعت، قبل از اینکه شروع به از بین رفتن کند، ارائه دهد. او می‌گوید تاکنون چوب 10 چرخه را با آب مدیریت کرده است، بدون اینکه عملکرد مواد کاهش یابد.

“مزیت بزرگ این فناوری این است که چوب می تواند به راحتی برای مقاصد دیگر پس از اتمام به عنوان منبع انرژی مانند کاغذ شفاف، فوم بر پایه چوب و بیوکامپوزیت های مختلف استفاده شود.”

این یافته ها در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.