Forskarna framställer el ur trä

Vad händer om trä läggs i vatten och vattnet sedan avdunstar? Transpiration. Denna process, att vätska färdas genom växtlighet, sker överallt i naturen. I samband med det alstras också små mängder elektricitet, något som på engelska kallas bioelectricity.

Nanoteknik förbättrar träets egenskaper

Detta har forskarna vid KTH tagit fasta på. Men för att öka mängden elektricitet som uppstår och som forskarna samlar in har de genom nanoteknik förbättrat träets egenskaper. Elproduktionen i trä påverkas nämligen av flera faktorer som area, porositet (täthet), ytladdning, hur enkelt vatten kan passera genom materialet och vattenlösningen som sådan.

– Vi har jämfört den porösa strukturen i vanligt trä med det material som vi förbättrat avseende yta, porositet, ytladdning och vattentransport. Vi har uppmätt en elproduktion som är tio gånger högre än naturligt trä, säger Yuanyuan Li, universitetslektor på avdelningen biokompositer vid KTH.

Tio gånger högre

Hon berättar vidare att ytterligare en justering av pH-skillnaden mellan trä och vatten, på grund av så kallad jonkoncentrationsgradient, har en potential upp till en volt mer elektrisk spänning. Det leder enligt forskarna till en anmärkningsvärd effekt på 1,35 mikrowatt per kvadratcentimeter.

– För närvarande kan vi driva mindre teknik som LED-ljus och miniräknare. Om vi skulle försörja en bärbar dator med el skulle vi behöva ungefär en kvadratmeter trä med en tjocklek om en centimeter, och runt två liter vatten. För ett normalt hushåll behöver vi mycket mer än så, och där krävs mer forskning.

Yuanyuan Li säger att träet hittills klarat av att leverera hög spänning runt 2-3 timmar, innan den avtagit. Träet har enligt forskarna hittills klarat av tio cykler med vatten utan någon prestationsminskning hos materialet.

– Den stora fördelen med denna teknik är att du utan problem kan använda träet till andra ändamål, som transparent papper, träbaserat skum och olika biokompositer, när det är förbrukat som energikälla.

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Yuanyuan Li på yua@kth.se eller 072 - 841 06 15.

Publicering

"Advancing Hydrovoltaic Energy Harvesting from Wood through Cell Wall Nanoengineering", Advanced Functional Materials, DOI: doi.org/10.1002/adfm.202208933

Detta är samhällsnyttan

Tekniken som forskarna utvecklat utgår från biomassa. Den är lätt att hantera för alla och har ingen direkt koppling till någon särskild geografisk plats eller infrastruktur. Materialet är förnybart, biologiskt nedbrytbart och universellt. Tränanotekniken är hållbar och skalbar. Tekniken ger också en förståelse för elproduktion vilket kan inspirera till ytterligare förbättrad effekttäthet. Den har därtill potential att kombineras med vattenrening och därmed kunna lösa energi- och vattenkrisen samtidigt.