پژوهشگران نوعی چوب مهندسیشده توسعه دادهاند که میتواند نور خورشید را جذب و به گرما تبدیل کند و حتی در تاریکی مانند یکی باتری، انرژی تولید کند.
به گزارش سرویس انرژی تکناک، این دستاورد میتواند یکی از چالشهای اصلی انرژی خورشیدی یعنی وابستگی به نور مستقیم خورشید را کاهش دهد.
در سیستمهای رایج، ذخیره انرژی خورشیدی معمولاً به چندین لایه مختلف نیاز دارد، که هرکدام وظیفه خاصی مانند جذب نور، ذخیره گرما یا محافظت را بر عهده دارند. اما این ساختار چندلایه باعث هدررفت انرژی در مرز بین مواد مختلف میشود. در روش جدید، پژوهشگران بهجای ترکیب مواد مختلف، یک ماده واحد ساختهاند که همه این وظایف را به طور همزمان انجام میدهد.
مرتبط: استفاده اپل از باتری آیفون ایر در باتری پک مگسیف
دانشمندان در این پژوهش، چوب بالسا را به دلیل ساختار داخلی خاص آن انتخاب و به یک باتری خورشیدی تبدیل کردند. این چوب در مقیاس میکروسکوپی شامل شبکهای از کانالهای موازی است که میتواند گرما را هدایت کند و مواد مختلف را در خود نگه دارد. با حذف لیگنین، ساختار چوب بسیار متخلخل شد و سطح واکنشپذیر آن افزایش یافت.
سپس پژوهشگران دیواره این کانالها را با ورقههای نازک فسفرن سیاه پوشش دادند. این ماده توانایی جذب نور در طیفهای مختلف را دارد و آن را به گرما تبدیل میکند. این ساختار برای افزایش پایداری با ترکیبی از اسید تانیک و یونهای آهن پوشانده شد تا از اکسید شدن جلوگیری شود و عملکرد جذب نور بهبود یابد.
مرتبط: لیتوگرافی Intel 18A با عملکرد قویتر و مصرف انرژی کمتر
در ادامه، نانوذرات نقره برای تقویت جذب نور به ساختار اضافه شدند و سطح چوب با زنجیرههای هیدروکربنی اصلاح شد تا خاصیت آبگریزی بسیار بالایی پیدا کند. در نتیجه، آب به راحتی از سطح این ماده دفع میشود و عملکرد آن در محیطهای بیرونی حفظ میگردد.
در مرحله بعد، کانالهای چوب با اسید استئاریک پر شدند، که یک ماده تغییر فاز زیستی است. این ماده هنگام گرم شدن ذوب میشود و انرژی را ذخیره میکند و هنگام سرد شدن، این انرژی را آزاد میکند. این ویژگی امکان ذخیره و آزادسازی تدریجی انرژی را فراهم میآورد.
این سیستم توانست حدود ۱۷۵ کیلوژول انرژی حرارتی در هر کیلوگرم ذخیره کند و بیش از ۹۱ درصد از نور خورشید را به گرمای قابل استفاده تبدیل نماید. همچنین هدایت گرمایی آن در راستای الیاف چوب به طور قابل توجهی افزایش یافت.
مرتبط: تراشه نوری 100 گیگاهرتزی چین رکورد سرعت را شکست
زمانی که این ماده در کنار یک ژنراتور ترموالکتریک قرار گرفت، توانست حتی در تاریکی نیز برق تولید کند. این موضوع به دلیل آزادسازی تدریجی گرمای ذخیرهشده و ایجاد اختلاف دما در سیستم است.
همچنین این ماده از نظر دوام، عملکرد قابل توجهی نشان داد. پس از صد چرخه گرمایش و سرمایش، کارایی آن تقریباً بدون تغییر باقی ماند. علاوه بر این، خاصیت خودخاموششوندگی در برابر آتش و مقاومت در برابر رشد میکروبها، آن را برای استفاده در محیطهای واقعی مناسبتر میکند.
مرتبط: مرتبط: جدیدترین پنل خورشیدی از شرکت Longi
این پژوهش نشان میدهد که چوب میتواند فراتر از یک ماده ساختاری عمل کند و به یک سیستم کامل ذخیره و تبدیل انرژی تبدیل شود. همچنین این فناوری میتواند در حوزههایی مانند مدیریت حرارت در تجهیزات الکترونیکی، ساختمانهای کممصرف و سیستمهای انرژی مستقل، کاربرد داشته باشد.
با وجود این، پژوهشگران تأکید کردهاند که برای تجاریسازی این فناوری، باید عملکرد آن در مقیاس بزرگ بررسی شود. در صورت موفقیت، این رویکرد میتواند نسل جدیدی از سیستمهای انرژی خورشیدی را ایجاد کند که به صورت مستقل انرژی را جذب، ذخیره و مدیریت میکنند.
